JP2017107179A - 少なくとも１つのマニピュレータを含む投影露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロリソグラフィ投影露光装置及びそのような投影露光装置を制御する方法を提供する。【解決手段】マイクロリソグラフィ投影露光装置は、少なくとも１つの光学要素と、少なくとも１つのマニピュレータとを含む露光放射線を用いてマスク構造を結像するための投影レンズと、投影レンズへの入射時の露光放射線の角度分布の少なくとも１つの特性を定める用途特定構造情報を読み取るための読取デバイスと、行程に沿った少なくとも１つのマニピュレータによる光学要素の特性の操作によって加えるべき少なくとも１つの光学要素の光学効果の変化を定める行程指令を確立するために少なくとも２段の最適化において行程指令を確立するように構成された行程確立デバイスとを含み、最適化の第１の段は、行程指令の近似を確立するように構成され、最適化の第２の段は、行程指令の最適化結果を確立するように構成される。【選択図】図２

Description

本出願は、２０１５年１０月２１日出願のドイツ特許出願第１０ ２０１５ ２２０ ５３７．１号に対する優先権を主張するものである。この特許出願の内容全体は、引用によって本出願に組み込まれている。

本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置、及びそのような投影露光装置を制御する方法に関する。マイクロリソグラフィ投影露光装置は、半導体構成要素の生産において半導体ウェーハの形態にある基板上に構造を生成するためなどに機能する。この目的のために、投影露光装置は、露光工程中にマスク構造をウェーハ上に結像するために少なくとも１つの光学要素、特に複数の光学要素を有する投影レンズを含む。

マスク構造がウェーハ上に可能な限り精密に結像されることを確実にするために、可能な最小の波面収差のみを有する投影レンズが必要である。従って、投影レンズには、その個々の光学要素の状態変化を用いて波面収差を補正することを可能にするマニピュレータが装備される。そのような状態変化の例は、関連の光学要素の６つの剛体自由度のうちの１又は２以上における位置の変化、光学要素への加熱及び／又は低温の印加、並びに光学要素の変形を含む。

時間経過と共に発生する投影レンズの収差を補正するために、マニピュレータの行程は、規則的に再調節される。この目的のために、行程（ｔｒａｖｅｌ）確立デバイスは、投影レンズの個々のマニピュレータに対する行程設定値を含む行程指令を確立する。マニピュレータ行程の再調節は、一般的に様々な調節段において行われる。これらの調節段のうちの最初のものは、数週間又はほぼ１ヶ月のような比較的長い間隔で実施される保守調節を含む。調節段のうちの別のものは、投影露光装置の露光作動中に毎秒少なくとも一度の繰り返し、特に毎秒少なくとも１０００回の繰り返しという高いサイクル率で実施される作動調節を含む。

作動調節中に、通常、投影レンズの収差特性が規則的に測定され、適切な場合に、個々の測定間の収差特性の変化は、シミュレーションによって決定される。この点に関して、例えば、レンズ要素加熱効果を計算上考慮することができる。この関連において、「レンズ要素加熱」は、透過レンズ要素の加熱だけではなく、ミラーの加熱をも意味すると理解される。収差特性を補正するために実施されるマニピュレータ変化は、「マニピュレータ変化モデル」又は「レンズ要素モデル」とも呼ぶ行程発生最適化アルゴリズムを用いて計算される。そのような最適化アルゴリズムは、例えば、ＷＯ ２０１０／０３４６７４ Ａ１に記載されている。

投影レンズへの入射時に存在する露光放射線の角度分布は、露光工程中に使用されるいわゆる照明モードによる影響、更にこの場合に結像されるマスク構造の構造タイプによる影響を受ける。照明モード及び結像マスク構造の構造タイプは、用途特定のものであり、多くの場合に「ＵｓｅＣａｓｅ」と呼ぶ。照明モード及び／又は構造タイプに関する情報は、下記では用途特定構造情報と呼ぶ。

従来、作動調節の関連において行程指令を計算するための用途特定構造情報は、行程指令を確立するのに時間を消費する「基本的」最適化アルゴリズムの使用を必要とし、これは、この場合に達成可能なサイクル率が作動調節の要件に対して不十分なものと見なされるという影響を有する。従って、例えば、チコノフ正則化に基づく最適化アルゴリズムのような「高速」最適化アルゴリズムが多くの場合に使用される。そのような「高速」最適化アルゴリズムは、「基本」アルゴリズムと比較して、精度の代償として、それらがより短い時間内に進行することができるように、多くの場合に単純化されるか又は単純化された仮定に基づいている。この場合に使用される「高速」最適化アルゴリズムの場合に、用途特定構造情報に関する時間損失に起因してこれらの情報を考慮するのを省くのが従来の慣例である。この点に関して、チコノフ正則化による最適化アルゴリズムの場合に、例えば、照明モードの考慮は、下記でより詳細に説明するその後の重み付けパラメータの最適化を必要とし、この最適化は、従来技術の観点からは自動化不能であり、むしろ適任の技術者を必要とする。従って、最適化結果の照明モードへの適応化は、通常、従来技術では割愛される。

比較的長い間隔で実施される保守調節の場合に、非常に複雑で一般的に数時間を消費するいわゆる標準設定が実施される。この場合に、好ましくは、投影レンズの全てのマニピュレータが使用される。一般的に、これらのマニピュレータは、従来のマニピュレータと共にいわゆる半能動マニピュレータを含み、その駆動機能は、いかなる制限も受けない。半能動マニピュレータは、その寿命にわたって非常に限られた回数の駆動しか実施することができない。半能動マニピュレータは、例えば、投影レンズの光軸に対して直交方向のレンズ要素及び／又はミラーの偏心のためのマニピュレータを含む。本出願の状況では、半能動マニピュレータに割り当てられる自由度は、部分能動マニピュレータ自由度とも呼ぶ。半能動マニピュレータは、投影レンズの可能な性能に対して限られた影響のみを有し、かつレンズの寿命にわたって投影レンズのマニピュレータシステムの範囲を拡張するように主として機能する。

標準設定を実施するための大量の時間消費に起因して、ここで「ＵｓｅＣａｓｅ」によって定められる用途特定構造情報を考慮せずに投影レンズを最適化することが従来の慣例である。むしろ、最適化は、波面偏差を一様に最小にすることを目的とする。従来の標準設定において用途特定構造情報を考慮するのを割愛することに関して責を負うべきは、露光作動において投影露光装置に設定される「ＵｓｅＣａｓｅ」を頻繁に例えば１日以内及び／又は１週間以内に変化させる半導体生産における慣例にある。仮に用途特定構造情報が標準設定に考慮された場合に、標準設定は、「ＵｓｅＣａｓｅ」の各変化時に繰り返さねばならず、それは、各場合に少なくとも数時間の生産停止状態をもたらすであろう。

ＷＯ ２０１０／０３４６７４ Ａ１ ＷＯ ２０１５／０３６００２ Ａ１ ＷＯ ２００８／０３４６３６ Ａ２ ＵＳ２０１３／０１８８２４６Ａ１

Ｄａｎｉｅｌ Ｍａｌａｃａｒａ著、教科書「光学工場試験（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｈｏｐ Ｔｅｓｔｉｎｇ）」、第２版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、Ｉｎｃ．出版（１９９２年）、第１３．２．３章 Ｈ．Ｇｒｏｓｓ著「光学系ハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）」、第２巻、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ Ｖｅｒｌａｇ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧａＡ、ドイツ国ヴァインハイム、２００５年、２１５ページの表２０−２

本発明の目的は、上述の課題を解決し、特に用途特定構造情報に適応された行程指令の高速確立が可能にされる投影露光装置とそのような投影露光装置を制御する方法とを提供することである。これは、第１に、作動調節の関連、すなわち、露光作動中の行程指令の確立に適用され、第２に、保守調節の関連の行程指令の確立に適用される。

本発明により、上述の目的は、露光放射線を用いてマスク構造を結像するための投影レンズを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を用いて達成することができる。投影レンズは、少なくとも１つの光学要素と、少なくとも１つのマニピュレータとを有する。更に、投影露光装置は、投影レンズへの入射時の露光放射線の角度分布の少なくとも１つの特性を定める用途特定構造情報を読み取るための読取デバイスと、行程に沿った少なくとも１つのマニピュレータによる光学要素の特性の操作によって加えるべき少なくとも１つの光学要素の光学効果の変化を定める行程指令を確立するための行程確立デバイスとを含む。行程確立デバイスは、少なくとも２段の最適化において行程指令を確立するように構成される。この場合に、最適化の第１の段は、投影レンズへの入射時の露光放射線の予め定められた標準角度分布に基づく第１の最適化アルゴリズムを用いて投影レンズの状態特徴付けから行程指令の近似を確立するように構成される。最適化の第２の段は、用途特定構造情報を考慮して第２の最適化アルゴリズムを用いて行程指令の近似から行程指令の最適化結果を確立するように構成される。

露光放射線の角度分布は、露光放射線の角度分解強度分布を意味すると理解しなければならない。読取デバイスは、用途特定構造情報を手動入力するための入力デバイスとして、又は用途特定構造情報を自動的に読み取るためのデータ伝達インタフェースとして具現化することができる。

「最適化の第１の段」及び「最適化の第２の段」という呼称の使用は、最適化の第２の段が最適化の第１の段に時間的に後に続くが、この後続は必ずしも直接的に発生する必要はなく、すなわち、この後続により、適切な場合に最適化の第１の段と第２の段の間で最適化の更に別の（中間）段を行うことが除外されることはない。

本発明による行程確立デバイスは、一実施形態によって作動調節の関連で行程指令を確立するように、かつ更に別の実施形態よって保守調節の関連で行程指令を確立するように構成することができる。

作動調節に向けて構成される行程確立デバイスの実施形態において、本発明による２段最適化は、作動調節の目的に対して十分に高いサイクル率で用途特定構造情報に適応された行程指令を確立することを可能にする。最適化の第１の段において本発明によって実施される露光放射線の予め定められた標準角度分布の使用に起因して、この場合に使用される第１の最適化アルゴリズムに対して、例えば、チコノフ正則化に基づく「高速」最適化アルゴリズムを使用することができる。従って、想定上の露光放射線の角度分布は、第１の最適化段において変化せず、例えば、その後のチコノフ正則化の重み付けパラメータの最適化は必要ではなく、この理由から、第１の最適化段は、全自動で高速で進行することができる。

本発明による最適化の第２の段は、第１の段において発生された近似から始めることができ、用途特定構造情報を考慮して最適化結果を確立することに関する最適化の複雑さは比較的低い。従って、例えば、従来の一段最適化では過度に時間を消費することになる「基本」最適化アルゴリズムを使用する第２の最適化段は、比較的短い時間内に最適化結果を確立することができる。

更に、本発明による２段最適化は、第２の最適化段が基づくマニピュレータ自由度の数を一段最適化の場合に可能になるものよりも少なく保つことを可能にする。特に、第２の最適化段が基づくマニピュレータ自由度の数は、第１の最適化段が基づくマニピュレータ自由度よりも少なく保つことができる。この点に関して、例えば、第２の最適化段は、下記でより詳細に説明するいわゆるオーバーレイ自由度だけに基づくことができる。

第２の最適化段が基づく低減した数のマニピュレータ自由度はまた、例えば、重み付けパラメータが比較的ロバストに、すなわち、割り当てマニピュレータ自由度の小さい偏向しか許さない比較的大きい値を用いて選択されるチコノフ正則化における最適化アルゴリズムのような「高速」最適化アルゴリズムを第２の最適化段に対して使用することも可能にする。

第２の最適化段が基づく低減した数のマニピュレータ自由度は、例えば、特異値分解（ＳＶＤ）を用いたチコノフ正則化におけるメリット関数の最適化のような多くの主要な最適化問題において絶対に必要であるいわゆる正規方程式の擬似逆行列の高度な計算段階を省くことを更に可能にする。この段階を省くことにより、第２の最適化段を高速に実施することが更に可能になる。

保守調節に向けて構成された行程確立デバイスの実施形態において、本発明による２段最適化は、例えば、「ＵｓｅＣａｓｅ」によって定められる用途特定構造情報を考慮することを可能にする。この点に関して、標準角度分布に基づく第１の最適化段と、第１の最適化段の結果を用途特定構造情報を考慮して更に処理する第２の最適化段とへの分割は、用途特定構造情報、特に「ＵｓｅＣａｓｅ」が変化した場合に対して第２の最適化段を個別に実施することを可能にする。

第２の最適化段の個別の実施は、「用途特定高速設定」と呼ぶことができる。この「用途特定高速設定」は、短い期間に実施することができ、従って、用途特定構造情報に適応された行程指令を高速に確立する可能性を与える。一実施形態により、第２の最適化アルゴリズムは、保守調節に向けて構成された実施形態において、第２の最適化段を第１の最適化段を実行するのに必要とされる期間の２０％よりも短く、特に１０％よりも短い期間に実施することができるように構成される。第２の最適化段を実行するための期間は、例えば、１時間よりも短く、１０分よりも短く、１分よりも短く、又は１秒よりも短いとすることができる。

既に上述のように、一実施形態により、第１の最適化アルゴリズムは、重み付けパラメータを用いて表される暗黙制約を含むチコノフ正則化におけるメリット関数に基づいている。チコノフ正則化におけるそのようなメリット関数は、例えば、ＷＯ ２０１０／０３４６７４Ａ１の４２ページに（ａ’’’）の下に記載されている。更に別の実施形態により、第１の最適化アルゴリズムは、チコノフ正則化に又は他に特異値分解に基づくあらゆる他の形態に構成することができるメリット関数の最適化の解を確立するように構成される。

更に別の実施形態により、第１の最適化アルゴリズム及び／又は第２の最適化アルゴリズムは、重み付けパラメータを用いて表される暗黙制約を含むチコノフ正則化におけるメリット関数に基づいており、これらの重み付けパラメータの値は、各場合に第１の最適化アルゴリズム及び／又は第２の最適化アルゴリズムが実行される時に変化しないままに残される。従って、それぞれの最適化段中にチコノフ重み付けパラメータの細かい設定は行われない。既に上述のように、チコノフ正則化におけるそのようなメリット関数は、例えば、ＷＯ ２０１０／０３４６７４Ａ１の４２ページに（ａ’’’）の下に記載されている。その中に含まれる重み行列Ｇは、上述の重み付けパラメータを含む。重み付けパラメータは、最適化アルゴリズムの実行中に関連の行程の基本設定からの行程設定値の偏差を相殺するように機能する。この相殺は、行程の行程設定値の基本設定からの偏差の増大の場合に、ペナルティ項の値が漸増することに基づいて行われる。

更に別の実施形態により、用途特定構造情報は、マスク構造の結像中に使用される照明モードに関する指示、及び／又はマスク構造の構造タイプに関する指示を含む。

更に別の実施形態により、行程指令は、少なくとも１つのマニピュレータの複数のマニピュレータ自由度に割り当てられた行程設定値を含む。マニピュレータ自由度の第１のセットに割り当てられた行程設定値は、最適化の第１の段において最適化変数として機能し、マニピュレータ自由度の第１のセットに等しくないマニピュレータ自由度の第２のセットに割り当てられた行程設定値は、最適化の第２の段において最適化変数として機能する。

更に別の実施形態により、マニピュレータ自由度の第１のセットとマニピュレータ自由度の第２のセットとは互いに素である。更に別の実施形態により、第２のセットは、第１のセットよりも少ないマニピュレータ自由度を含む。

更に別の実施形態により、第２のマニピュレータ自由度セットは、投影レンズのオーバーレイ自由度を含み、これは、これらのオーバーレイ自由度のうちの１つ又は複数のオーバーレイ自由度の組合せに沿った少なくとも１つのマニピュレータを用いた操作が、投影レンズのオーバーレイ収差の変化をもたらすように選択される。オーバーレイ収差は、基板上における結像されたマスク構造のその設定値位置に対する局所像位置変位を示している。このオーバーレイ収差は、１つ又は複数の視野点での結像されたマスク構造の像位置変位を含むことができる。１つ又は複数のオーバーレイ自由度に沿った操作によって変化させることができるオーバーレイ収差は、ゼルニケ係数Ｚ２、Ｚ３、Ｚ７、及びＺ８における偏差と相関する可能性がある。例えば、ＷＯ ２０１５／０３６００２ Ａ１に記載されているように、複数のオーバーレイ自由度の組合せを仮想マニピュレータとも呼ぶ。

例えば、近視野位置に配置された変形可能板により、少なくとも１つのオーバーレイ自由度を有するマニピュレータを実現することができる。投影レンズの光学要素としてミラーが使用される場合に、そのようなマニピュレータは、能動ミラー面によって実現することができる。能動ミラー面の場合に、ミラー面内の局所形状欠陥を能動的に補正することができる。能動ミラー面を有する光学要素の一実施形態において、この光学要素は、担持構造と、それに対して変形可能な光学面構造とを有する。光学面構造の上面は、ミラー面としての役割、従って、露光放射線を反射するためなどに機能する。この面構造は、複数の点で支持要素によって支持される。面構造の対応するセクションを持ち上げるか又は引き下げるためのアクチュエータを用いた起動の場所は、各場合に支持要素の間に配置される。アクチュエータは、空気圧、静電気、磁気、又は圧電技術を利用したアクチュエータとすることができる。

更に、オーバーレイ自由度を有するマニピュレータは、投影レンズの瞳平面に配置された熱マニピュレータによって実現することができる。そのような熱マニピュレータは、ＷＯ ２００８／０３４６３６ Ａ２に記載されている。この熱マニピュレータは、平行平面石英板を有する電流作動式熱マニピュレータを含む。この板は、導体線路及び抵抗構造を通じて個々に加熱することができる加熱ゾーンの２次元マトリクスを含む。導入される電力を設定することにより、各ゾーンに対して個々の温度、従って、特定の屈折率を設定することができる。

更に別の実施形態により、投影レンズの状態特徴付けは、オーバーレイ収差に関して投影レンズの結像品質を特徴付ける視野分解オーバーレイ収差パラメータを含み、オーバーレイ自由度は、そのうちの１つ又はその組合せが、オーバーレイ収差パラメータのうちの少なくとも１つの視野プロファイルを補正するのに適するように選択される。収差パラメータのうちの少なくとも１つの視野プロファイルは、収差パラメータが投影レンズの像視野内の様々な場所で測定される場合の収差パラメータのプロファイルを意味すると理解しなければならない。収差パラメータのうちの少なくとも１つの視野プロファイルを補正するための複数のオーバーレイ自由度の組合せは、少なくとも１つのオーバーレイ収差パラメータの視野プロファイルが補正されるようなオーバーレイ自由度として識別されるマニピュレータ自由度の組合せに沿った少なくとも１つのマニピュレータの起動を意味すると理解しなければならない。

一実施形態変形により、オーバーレイ自由度を用いた補正に向けて与えられる少なくとも１つのオーバーレイ収差パラメータの視野プロファイルは、ゼルニケ係数Ｚ２の３次の視野プロファイル（Ｚ２＿３）又はゼルニケ係数Ｚ２のより高次の視野プロファイル、ゼルニケ係数Ｚ３の４次の視野プロファイル（Ｚ３＿４）又はゼルニケ係数Ｚ３のより高次の視野プロファイルである視野プロファイルのうちの１つである。この関連において、視野プロファイルの次数は、視野プロファイルの半径方向次数を意味すると理解しなければならない。

更に別の実施形態により、投影レンズの状態特徴付けは、投影レンズの結像品質を特徴付ける収差パラメータを含み、最適化の第２の段は、各場合に投影レンズのオーバーレイ収差に関連する要素を有する収差パラメータの部分集合に基づいて行われる。

更に別の実施形態により、行程確立デバイスは、１秒未満で行程指令を確立するように構成される。この場合に、行程確立デバイスは、作動調節に向けて構成される。特に、行程確立デバイスは、１００ミリ秒よりも短く、特に５０ミリ秒よりも短いか又は２０ミリ秒よりも短い期間内に行程指令を確立するように構成される。行程指令のそのような高速確立は、実時間確立と呼ぶこともできる。状態特徴付けの更新速度は、行程確立デバイスのクロック速度に相応に適応される。

更に別の実施形態により、行程確立デバイスは、保守調節の関連において２段最適化を実施し、用途特定構造情報の異なる項目に対して各場合に行程指令の近似から進めて最適化の第２の段を実行するように構成される。言い換えれば、行程確立デバイスは、第１の最適化段によって確立された行程指令の近似から、第２の最適化段の様々な実施により、用途特定構造情報の異なる項目にそれぞれ適合された様々な最適化結果を確立するように構成される。第２の最適化段の最初の実施は、来るべき「ＵｓｅＣａｓｅ」に基づくいわゆる「標準設定」の状況で行うことができる。次いで、第２の最適化段の２回目の実施は、いわゆる「高速設定」の状況で行うことができ、この場合に、「標準設定」の状況に実施された第１の最適化段の結果は、新しい「ＵｓｅＣａｓｅ」に適応される。

更に別の実施形態により、マニピュレータ自由度の各々には、投影レンズの寿命にわたって実施することができる関連のマニピュレータ自由度に沿う予想最大行程調節回数を指定する予想寿命性能が割り当てられる。マニピュレータ自由度は、少なくとも１つの部分能動マニピュレータ自由度と、少なくとも１つの完全能動マニピュレータ自由度とを含み、完全能動マニピュレータ自由度の寿命性能は、部分能動マニピュレータ自由度の寿命性能よりも少なくとも１００倍高く、少なくとも１つの部分能動マニピュレータ自由度は、マニピュレータ自由度の第１のセットに含まれ、かつマニピュレータ自由度の第２のセットには含まれない。特に、完全能動マニピュレータ自由度のそれぞれの寿命性能は、部分能動マニピュレータ自由度のそれぞれの寿命性能よりも少なくとも１００倍、特に少なくとも１０００倍高い。部分能動マニピュレータ自由度は、特に、上述の半能動マニピュレータを用いて実施することができる移動の自由度を意味すると理解しなければならない。

更に別の実施形態により、用途特定構造情報に基づいて第２の最適化アルゴリズムを発生させるように構成されたアルゴリズム発生器が更に設けられる。一実施形態変形により、アルゴリズム発生器によって発生される第２の最適化アルゴリズムは、メリット関数と、特にメリット関数の外側で表されて外部制約とも呼ぶ少なくとも１つの制約とを含む。この場合に、外部制約の数は、１００よりも大きく、１０００よりも大きく、１０ ０００よりも大きく、又は１００ ０００よりも大きいとすることができる。

更に別の実施形態により、第２の最適化アルゴリズムは、少なくとも１つの暗黙制約を含むメリット関数に基づいている。暗黙制約は、例えば、奇数のゼルニケ係数のような像収差の群から、又は例えば特に予め決められたたゼルニケ係数群に属するゼルニケ係数の二乗平均平方根（ＲＭＳ）のような特定の像収差の組合せから選択される像収差に対する制限とすることができる。

更に別の実施形態により、少なくとも１つの暗黙制約は、１つのリソグラフィ像収差に対する又は複数のリソグラフィ像収差の組合せに対する制限を含み、リソグラフィ像収差は、投影レンズを用いてリソグラフィ生成されたマスク構造の少なくとも１つの像に基づいて決定可能である。「リソグラフィ収差」は、リソグラフィ像内、すなわち、基板平面に存在する区域像内に、又はリソグラフィ結像によって基板上のフォトレジスト内に生成された構造内で直接測定可能な投影レンズの収差を意味すると理解しなければならない。そのようなリソグラフィ収差を結像サイズ収差とも呼び、これらの収差は、リソグラフィ像内で直接測定することができない波面収差とは対照的である。そのようなリソグラフィ収差の一例は、いわゆる「オーバーレイ収差」である。既に上述のように、オーバーレイ収差は、基板上における結像されたマスク構造のその設定値位置に対する局所像位置変位を示している。

更に別の実施形態により、リソグラフィ像収差は、オーバーレイ収差、焦点位置収差、及び／又は減衰収差を含む。減衰収差は、ステップアンドスキャン露光装置として具現化された投影露光装置に関連する。この場合に、ウェーハ上へのマスクの結像中にマスクとウェーハとが互いに対して移動する。減衰収差は、露光中に像収差が走査方向、すなわち、マスクとウェーハ間の相対移動の方向にどのように変化するかを示すものを意味すると理解しなければならない。焦点位置収差は、結像されるマスク構造のフォーカスのその設定値焦点位置からの偏差である。ここで極めて重要であるフォーカスは、多くの場合に「最良フォーカス」とも呼ぶ。

更に、上述の目的は、例えば、マスク構造を結像するための投影レンズを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を制御するための本発明による方法を用いて達成することができる。投影レンズは、ここでもまた、少なくとも１つの光学要素と少なくとも１つのマニピュレータとを含む。本発明による方法は、投影レンズへの入射時の露光放射線の角度分布の少なくとも１つの特性を定める用途特定構造情報を読み取る段階と、行程に沿った少なくとも１つのマニピュレータによる光学要素の特性の操作によって加えるべき少なくとも１つの光学要素の光学効果の変化を定める行程指令を少なくとも２段の最適化において確立する段階とを含む。最適化の第１の段において、投影レンズへの入射時の露光放射線の予め定められた標準角度分布に基づく第１の最適化アルゴリズムを用いて、投影レンズの状態特徴付けから行程指令の近似が確立される。最適化の第２の段において、第２の最適化アルゴリズムを用いて、用途特定構造情報を考慮して行程指令の近似から行程指令の最適化結果が確立される。

本発明による方法の一実施形態により、２段最適化は、標準設定の関連において、少なくとも１週間の時間間隔、特に少なくとも１ヶ月の時間間隔で繰り返される。

更に別の実施形態により、２段最適化の繰り返しの前に、最適化の第２の段が少なくとも一度個別に実施される。第２の最適化段を個別に実施することは、第１の最適化段を再度実施することなく第２の段を実行することを意味すると理解しなければならない。第２の最適化段を個別に実施することは、例えば、上述の「高速設定」の状況で行うことができる。

本発明による投影露光装置の上述の実施形態、例示的実施形態、又は実施形態変形等に関して示した特徴は、本発明による制御方法に相応に適用することができ、その逆も同様である。本発明による実施形態のこれら及び他の特徴を図の説明及び特許請求の範囲に説明する。個々の特徴は、別々に又は本発明の実施形態としての組合せのいずれかで実現することができる。更に、それらは、独立して保護可能な有利な実施形態を表すことができ、そのための保護は、本出願の係属中又はその後にのみ適切な場合に主張するものである。

本発明の上述の及び更に別の有利な特徴は、添付の概略図面を参照して以下の本発明による例示的実施形態の詳細説明において例示する。

行程指令を発生させるための行程確立デバイスを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の本発明による実施形態の図である。 作動調節の関連における図１に記載の行程確立デバイスの機能の図である。 保守調節の関連における図１に記載の行程確立デバイスの機能の図である。

下記で説明する例示的実施形態、実施形態、実施形態変形において、互いに機能的又は構造的に類似する要素には、可能な限り同じか又は類似の参照符号を付与している。従って、特定の例示的実施形態の個別の要素の特徴を理解するためには、他の例示的実施形態又は本発明の概要を参照されたい。

説明を容易にするために、図面内には直交ｘｙｚ座標系を示しており、この座標系から図に示す構成要素の位置関係が明らかになる。図１では、ｘ方向は作図面と垂直にその中に延び、ｚ方向は右に向けて延び、ｙ方向は上方に延びる。

図１は、マイクロリソグラフィ投影露光装置１０の本発明による実施形態を示している。この実施形態は、ＵＶ波長領域で、すなわち、例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、又は１９３ｎｍの電磁放射線を使用する作動に向けて設計される。しかし、本発明は、ＵＶ波長領域の投影露光装置に限定されない。本発明による更に別の実施形態は、例えば、ＥＵＶ波長領域で、すなわち、１００ｎｍよりも短い波長、特に約１３．５ｎｍ又は約６．７ｎｍの波長を有する電磁放射線を使用する作動に向けて設計される。ＥＵＶ範囲の作動波長の場合に、全ての光学要素は、ミラーとして具現化される。

図１に記載の投影露光装置１０は、露光放射線１４を発生させるための露光放射線源１２を含む。露光放射線１４は、最初に照明系１６を通過し、照明系１６によってマスク１８上に向けられる。照明系１６は、マスク１８上に入射する露光放射線１４の異なる角度分布を発生させるように構成される。ユーザによって望まれる照明設定とも呼ぶ照明モードに基づいて、照明系１６は、マスク１８上に入射する露光放射線１４の角度分布を構成する。選択することができる照明モード設定の例は、いわゆる二重極照明、環状照明、及び四重極照明を含む。

マスク１８は、ウェーハの形態にあり、マスク変位台上に変位可能に装着された基板２４上に結像するためのマスク構造を有する。マスク１８は、本事例では透過マスクとして構成される。特にＥＵＶリソグラフィの場合に、マスクは、反射マスクとして具現化することができる。図１に記載の実施形態において、露光放射線１４はマスク１８を通過し、その上でマスク構造を基板２４上に結像するように構成された投影レンズ２２を通過する。露光放射線１４は、投影レンズ２２内で複数の光学要素Ｅ１からＥ１８を用いて誘導される。基板２４は、基板変位台２６上に変位可能に装着される。投影露光装置１０は、いわゆるスキャナ又はいわゆるステッパとして具現化することができる。

図１に記載の実施形態において、投影レンズ２２は１８個の光学要素Ｅ１からＥ１８を有する。光学要素Ｅ１からＥ７及びＥ１０からＥ１８は透過レンズ要素として構成され、光学要素Ｅ８及びＥ９はミラーとして構成される。光学要素Ｅ２、Ｅ３、Ｅ６、Ｅ８、Ｅ１１、及びＥ１６には、それぞれのマニピュレータＭ１からＭ６が割り当てられる。マニピュレータＭ１からＭ４は、いわゆる完全能動マニピュレータ（ＦＡ）であり、その駆動機能は、いかなる制限も受けず、マニピュレータＭ５及びＭ６は、いわゆる半能動的又は部分能動的なマニピュレータ（ＳＡ）である。既に上述のように、半能動マニピュレータは、その寿命にわたって非常に限られた回数の駆動しか実施しない。これらのマニピュレータは、可能なレンズ性能に対して限られた影響のみを有し、主としてレンズの寿命にわたって投影レンズ２２のマニピュレータシステムの範囲を拡張するためなどに機能する。

光学要素Ｅ６に割り当てられたマニピュレータＭ１、光学要素Ｅ１６に割り当てられたマニピュレータＭ２、及び光学要素Ｅ１１に割り当てられたマニピュレータＭ６は、各場合に割り当て光学要素Ｅ６、Ｅ１６、及びＥ１１それぞれのｚ方向の変位、従って、これらの光学要素のそれぞれの光学面が位置する平面に対して実質的に垂直な変位を可能にする。従って、マニピュレータＭ１、Ｍ２、及びＭ６には、それぞれｘ₁、ｘ₂、及びｘ₆で表記している行程設定値を有するマニピュレータ自由度がそれぞれ割り当てられる。

マニピュレータＭ３は、光学要素Ｅ２の曲率が強められるように、割り当て光学要素の縁部の少なくとも２対向点に内向きに方向が定められた圧力を印加するように構成される。言い換えれば、マニピュレータＭ３は、縁部側での圧縮によって光学要素Ｅ２の曲げを可能にする。圧縮方向は、原理的に別様に向けることができるが、以下では簡略化の目的で、マニピュレータＭ３には、ｘ₃で表記している行程設定値を有する１つのマニピュレータ自由度（図１に記載のｙ方向の圧縮）だけを割り当てる。マニピュレータＭ３は、投影レンズ２２のいわゆる「オーバーレイ収差」を補正するためなどに機能する。従って、行程設定値ｘ₃によって定められるマニピュレータ自由度をオーバーレイ自由度と呼ぶ。既に上述のように、オーバーレイ収差は、基板２４上に結像されたマスク構造の基板２４上におけるその設定値位置に対する局所像位置変位を示している。

ミラーとして具現化された光学要素Ｅ８に割り当てられたマニピュレータＭ４は、ミラー面に対して直角に配置された方向のミラー面の１又は２以上の点のターゲットを定めた起動によるＥ８のミラー面の能動的変形のために機能する。そのようなマニピュレータが設けられたミラーは、変形可能ミラーとしても公知である。ミラー面の異なる起動点の移動の自由度は、マニピュレータＭ４の個別の自由度と見なすことができるが、簡略化の目的で、マニピュレータＭ４には、ｘ₄で表記した行程設定値を有する１つのマニピュレータ自由度だけを割り当てる。マニピュレータＭ４も、投影レンズ２２のオーバーレイ収差を補正するためなどに機能する。従って、行程設定値ｘ₄によって定められるマニピュレータ自由度をオーバーレイ自由度とも呼ぶ。

マニピュレータＭ５は、それに割り当てられた光学要素Ｅ３のｘ方向とｙ方向の変位、従って、光学要素Ｅ３の光学面が位置する平面に対して実質的に平行な変位を可能にする。すなわち、マニピュレータＭ５は、２つの自由度、すなわち、ｘ方向の変位とｙ方向の変位を有する。簡略化の目的で、以下では、マニピュレータＭ５には、行程設定値ｘ₅で表記している１つのマニピュレータ自由度だけを割り当てる。

これに代えて又はこれに加えて、割り当て光学要素の状態変数のあらゆる他のタイプの変更をマニピュレータの対応する起動によって実施するように構成されたマニピュレータを設けることができる。この点に関して、起動は、例えば光学要素に印加される特定の温度分布によって達成することができる。この場合に、行程は、温度分布の変更によって操作することができる。

投影露光装置１０は、マスク変位台と基板変位台２６とを含む露光工程を制御するための中央制御ユニット３０を更に含む。手動入力デバイス又はデータ伝達インタフェースのいずれかの形態にある読取デバイス２８を通じてマスク選択指示２０と、照明モード指示３６及びマスク選択指示２０に割り当てられたマスク構造指示３８を含む用途特定構造情報３２とが読み込まれる。

照明モード指示３６は、来るべき次の露光に対して使用すべき照明モードを定める。上述のように、多くの場合に「照明設定」とも呼ぶ照明モードは、投影露光装置の結像作動中にマスク構造上に入射する露光放射線１４の角度分布を定める。中央制御ユニット３０は、照明モード指示３６を対応する照明モードを設定するために照明系１６に通信する。

マスク選択指示２０は、来るべき次の露光に対して使用すべきマスク１８を指定する。中央制御ユニット３０は、マスク選択指示２０をマスク平面内への対応するマスク１８の配置を開始するためにマスク装填ユニットに通信する。既に上述のように、マスク構造指示３８は、マスク選択指示２０を用いて選択されるマスク１８上のマスク構造の構造タイプを指定する。構造タイプに基づいて、結像されるマスク構造は、露光放射線１４のマスク構造との相互作用後の角度分布、すなわち、投影レンズ２２に入射する時の露光放射線の角度分布に対するこれらのマスク構造の効果に関して分類される。例えば、この分類は、例えば格子構造のような密集構造と例えば隔離された線のような疎に配置された構造との間、又は線構造と孔構造との間で区別を付けることができる。

従って、照明モード指示３６とマスク構造指示３８の両方は、投影レンズ２２に入射する時の露光放射線１４の角度分布に影響を及ぼし、従って、各場合に当該角度分布の少なくとも１つの特性を定める。両方の指示３６及び３８の知識から、投影レンズ２２に入射する時の角度分布を少なくとも近似的に計算することができる。本出願ではいわゆる「ＵｓｅＣａｓｅ」も指定する２つの指示３６及び３８を含む用途特定構造情報３２は、中央制御ユニット３０によって行程確立デバイス４０に通信される。

投影露光装置１０は、マニピュレータＭ１からＭ６を制御するためのマニピュレータコントローラ３４を更に含む。更に、マニピュレータコントローラ３４は、状態発生器５４と行程確立デバイス４０を含む。状態発生器５４は、投影レンズ２２の現在の状態特徴付け６４及び６４ａをこれらから行程指令５０を発生させる行程確立デバイス４０に伝達する。行程指令５０は、行程ｘ_iを含み、図示の場合は行程ｘ₁からｘ₆を含む。行程ｘ₁からｘ₆は、下記でより詳細に説明するように、マニピュレータＭ１からＭ６をこれらに割り当てられたマニピュレータ自由度に沿って制御するためなどに機能する。

上述のように、行程確立デバイス４０によって発生される行程指令５０は、マニピュレータＭ１からＭ６によって加えるべき関連の光学要素の対応する状態変数の行程ｘ_iの形態にある変化を含む。この場合に、作動調節と保守調節の間で区別がつけられる。作動調節では、完全能動マニピュレータＭ１からＭ４の設定のみが最適化され、それに対して保守調節では、全てのマニピュレータ、すなわち、完全能動マニピュレータＭ１からＭ４と半能動マニピュレータＭ５及びＭ６の両方が最適化される。確立された行程ｘ_iは、行程信号を用いて個別のマニピュレータＭ１からＭ６に通信され、これらのマニピュレータに対して形成されるそれぞれの補正行程を予め定める。作動調節では、行程ｘ₅及びｘ₆は、行程指令５０に含まれないか又は値ゼロを有する。補正行程は、投影レンズ２２の発生した波面収差又は予想される波面収差を補正するための対応する割り当て光学要素の変位を定める。

行程ｘ_iを確立するために、行程確立デバイス４０は、状態発生器５４から投影レンズ２２の収差パラメータの形態でそれぞれ更新される状態特徴付けを受け入れる。それぞれ更新される状態特徴付けは、一般的に作動調節の場合は外挿状態特徴付け６４ａであり、保守調節の場合は測定による状態特徴付け６４である。

作動調節では、行程確立デバイス４０は、一実施形態により、１秒よりも短い期間内に更新行程ｘ_iを発生させる。一例として、行程ｘ_iは、２００ミリ秒よりも短い期間内で、従って、実時間で更新することができる。１秒未満に実施される行程の更新は、例えば、各視野露光後にマニピュレータを再調節することを可能にする。

状態特徴付け６４又は６４ａに含まれる収差パラメータは、例えば、波面を特徴付けるゼルニケ係数を含むことができる。本出願では、例えば、ＵＳ２０１３／０１８８２４６Ａ１の段落［０１２５］から［０１２９］に記載されているように、例えば、Ｄａｎｉｅｌ Ｍａｌａｃａｒａ著の教科書「光学工場試験（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｈｏｐ Ｔｅｓｔｉｎｇ）」、第２版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、Ｉｎｃ．出版（１９９２年）の第１３．２．３章から公知のゼルニケ関数

は、いわゆるフリンジ選別に従ってＺ_jで表記され、この場合に、ｃ_jは、それぞれのゼルニケ多項式（「ゼルニケ関数」とも呼ぶ）に割り当てられるゼルニケ係数である。フリンジ選別は、例えば、Ｈ．Ｇｒｏｓｓ著「光学系ハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）」、第２巻、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ Ｖｅｒｌａｇ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧａＡ、ドイツ国ヴァインハイム、２００５年の２１５ページにある表２０−２に例示されている。投影レンズの像平面内の一点での波面偏差Ｗ（ρ，Φ）は、瞳平面内の極座標（ρ，Φ）に基づいて次式のように展開される。

ゼルニケ多項式は、Ｚ_jで、すなわち、下付き添字ｊを用いて表記されるが、本出願の状況では、当業者間で通例であるように、ゼルニケ係数ｃ_jをＺｊで、すなわち、例えば、非点収差に対するＺ５及びＺ６のような通常位置の添字を用いて表記する。

一実施形態により、状態発生器５４は、メモリ５６とシミュレーションユニット５８を有する。投影レンズ２２における波面測定によって確立された収差パラメータの形態にある状態特徴付け６４は、メモリ５６に格納される。これらの測定結果は、外部の波面測定デバイスを用いて制御することができる。しかし、これに代えて、状態特徴付け６４は、基板変位台２６内に組み込まれた波面測定ユニット５２によって測定することができる。例えば、そのような測定は、ウェーハの各露光後、又は完全なウェーハセットの露光後それぞれに規則的に実施することができる。これに代えて、測定の代わりに、シミュレーション又はシミュレーションの組合せ、及び簡易測定を実施することができる。

保守調節の目的では、状態特徴付けは、行程確立デバイス４０に直接伝達される。それとは対照的に、作動調節の状況では、収差パラメータの形態にあってメモリ５６に格納される状態特徴付け６４の測定値は、シミュレーションユニット５８により、露光工程中に更新されるそれぞれの状態に適応される。一実施形態変形により、この目的のために、現在の照射強度６２は、中央制御ユニット３０によってシミュレーションユニット５８に規則的に通信される。

シミュレーションユニット５８は、レンズ要素の加熱に起因して引き起こされる収差パラメータの変化をそれぞれの照明モード指示３６及び／又はそれぞれのマスク構造指示３８に基づいてこの照射強度６２から計算する。更に、シミュレーションユニットは、投影露光装置１０の雰囲気圧をモニタする圧力センサ６０から継続的に測定値を受け入れる。収差パラメータに対する雰囲気圧の変化の効果は、シミュレーションユニット５８によって考慮される。

行程確立デバイス４０の機能を作動調節の場合に関して図２に例示し、保守調節の場合に関して図３に例示している。下記では図２を参照して、最初に作動調節の関連において短い時間間隔に実施される最適化の機能を説明する。最適化は、各々２段で行われる。図２に「Ｉ」に示す第１の最適化段では、状態発生器５４によって供給される状態特徴付けから、特に、波面測定の直後に、最初に測定状態特徴付け６４、その上で外挿状態特徴付け６４ａそれぞれから、第１の最適化アルゴリズム７０を用いて近似行程指令７４が確立される。

第１の最適化アルゴリズム７０は、目的関数とも呼ぶメリット関数７２を最適化するためなどに機能する。一実施形態により、この場合に解かれる最適化問題は、次式のように書かれる。

この場合に最小にされるメリット関数

は、チコノフ正則化によるメリット関数であり、主要項として

をかついわゆるペナルティ項として

を含む。この場合に、

はユークリッドノルムを表している。上述のように、チコノフ正則化に基づく最適化アルゴリズムは、時間最適化によるものであり、すなわち、これらのアルゴリズムは、従来の最適化アルゴリズムと比較して高速の最適化結果を生じる。最適化アルゴリズム７０によって発生される近似行程指令７４の行程は、この実施形態では図１に記載の完全能動マニピュレータＭ１からＭ４に割り当てられた行程設定値ｘ₁からｘ₄であるベクトル成分を有する行程ベクトルｘによって表される。現在の状態特徴付け６４又は６４ａは、状態ベクトルｂによって表される。一実施形態変形により、状態変化の場合のマニピュレータＭ_i、本事例ではマニピュレータＭ１からＭ４の自由度に関するこれらのマニピュレータの感受性は、感受性行列Ｍを用いて表される。この場合に、感受性行列Ｍは、標準行程ｘ_i ⁰によるマニピュレータＭ_iの調節と、得られる投影レンズ２２の状態ベクトルｂの変化との間の関係を表している。

ペナルティ項内に含まれる重み行列Ｇは、行程設定値ｘ_iの各々に対する重み付けパラメータを含み、これらの重み付けパラメータは、最適化アルゴリズム７０の実行中の関連の行程の行程設定値ｘ_iの基本設定からの偏差を相殺するように機能する。一般的には、この相殺は、ある行程の行程設定値ｘ_iのこの行程の基本設定からの偏差増大の場合にペナルティ項の値が漸増することに基づいて重み行列Ｇによって引き起こされる。更に別の対策が使用されない場合に、そのような重み行列Ｇの使用は、対応する行程設定値ｘ_iに対する「緩い制限値」をもたらす。具体的には、重み行列Ｇは、マニピュレータＭ_iが採用される行程設定値に対してゴムバンドのように機能し、マニピュレータＭ_iの初期設定又は基本設定からの過度の偏差を防止するが、偏差に対する厳しい制限を予め定めない。そのような重み行列Ｇの基本構成に関しては、文献ＷＯ ２０１０／０３４６７４ Ａ１、特にこの文献の４２ページ及び４３ページに示されている指摘をチコノフ正則化の説明に関連付けて参照されたい。

重み行列Ｇは、投影レンズ２２に入射する時の露光放射線１４の予め定められた標準角度分布に対して設定され、すなわち、重み行列Ｇが基づく角度分布は、現在の用途特定構造情報３２とは独立して発生させるものであり、好ましくは、複数の最適化にわたって変化しないままに留まる。従って、本出願の状況ではチコノフ正則化の重み付けパラメータとも呼ぶ重み行列Ｇに含まれる重み付けパラメータの現在の用途特定構造情報３２に基づくその後の最適化は必要ではない。従って、第１の最適化段は、全自動で高速で進行することができる。その結果、第１の最適化段は、行程設定値ｘ₁からｘ₄の近似を含む近似行程指令７４を生じる。

図２に「ＩＩ」で表記している第２の最適化段では、第２の最適化アルゴリズム７６を用いて、近似行程指令７４から進めて、後に作動調節の関連において図１に記載のマニピュレータＭ１からＭ４を駆動するための行程指令５０として使用される最終行程指令５０ａが確立される。第２の最適化アルゴリズム７６は、この実施形態では基本構造に関してメリット関数７２と異ならず、すなわち、同じくこの例示的実施形態におけるチコノフ正則化によるメリット関数であるメリット関数７８を最小にするためなどに機能する。しかし、メリット関数７８内の重み付けパラメータが、メリット関数７２に対してよりロバストなものとして選択される場合に、すなわち、これらの重み付けパラメータが、割り当てられたマニピュレータ自由度の小さい偏向しか許さない場合に限り、メリット関数７８は、重み行列Ｇ内に含まれる重み付けパラメータの選択において異なる。

第２の最適化アルゴリズム７６は、第１の最適化段において確立された近似行程指令７４を投影レンズ２２に入射する時の露光放射線１４の用途特定構造情報３２によって定められる現存角度分布に適応させるようにターゲットを定めた方式で設計される。言い換えれば、第２の最適化段は、用途特定構造情報３２を考慮することに向けてターゲットを定めた方式から構成される。メリット関数７８のこの実施形態において、この構成は、行程ベクトルｘ及び状態ベクトルｂの重み行列Ｇ内の重み付けパラメータのターゲットを定めた選択によって行われる。

このようにして、露光放射線１４内で変化した角度分布が主としてオーバーレイ収差に影響を及ぼすという認識は、第２の最適化段に使用される行程ベクトルｘをマニピュレータＭ３及びＭ４に割り当てられた行程設定値ｘ₃及びｘ₄だけに割り当てるという効果に対して使用される。従って、第２の最適化段では、マニピュレータシステムのオーバーレイ自由度が最適化される。それに適応された方式で、第２の最適化段に使用される状態ベクトルｂは、例えば、ゼルニケ係数Ｚ２、Ｚ３、Ｚ７、及びＺ８のような投影レンズ２２のオーバーレイ収差を特徴付けるゼルニケ係数をターゲットを定めた方式で含む。この実施形態において、状態ベクトルｂは、視野分解オーバーレイ収差パラメータＺ２＿３（ゼルニケ係数Ｚ２の３次の視野プロファイル）及びゼルニケ係数Ｚ２のより高次の視野プロファイルを含み、更に視野分解オーバーレイ収差パラメータＺ３＿４（ゼルニケ係数Ｚ３の４次の視野プロファイル）及びゼルニケ係数Ｚ３のより高次の視野プロファイルを含む。この関連において、視野プロファイルの次数は、視野プロファイルの半径方向次数を意味すると理解しなければならない。

ロバストに選択される重み行列Ｇの重み付けパラメータに起因して、重み付けパラメータのその後の最適化は必要ではなく、第２の最適化段も同じく全自動で高速で進行することができる。第２の最適化段の最適化アルゴリズム７６として、上記で記述したチコノフ正則化における最適化アルゴリズムの代わりに、異なる最適化アルゴリズム、例えば、外部制約を有するいわゆる「基本」最適化アルゴリズムを使用することができる。

下記では図３を参照して保守調節の状況に実施される最適化の機能を説明する。標準設定とも呼ぶ完全な保守調節は、通常は１週間よりも長い間隔で、例えば、１ヶ月に１回実施される。投影レンズ２２の全てのマニピュレータ、すなわち、完全能動マニピュレータＭ１からＭ４だけではなく、マニピュレータシステムの範囲を拡張するためなどに機能する半能動マニピュレータＭ５及びＭ６も保守調節に含まれる。図３に示すように、保守調節の関連における本発明による最適化も同じく２段で行われる。

「Ｉ」に示す第１の最適化段では、状態発生器５４によって供給された測定状態特徴付け６４から第１の最適化アルゴリズム８０を用いて近似行程指令８４が確立される。この確立は、例えば、外部制約９０を考慮したメリット関数８２の最適化によって行われる。一実施形態により、この場合に解かれる最適化問題は、次式のように書かれる。

ここで、

である。

この場合に、ｓｐｅｃ_iは、それぞれの行程設定値ｘ_iに割り当てられた制約を表している。この場合に使用される行程ベクトルｘは、投影レンズ２２の全てのマニピュレータ自由度の行程設定値、すなわち、本事例では行程設定値ｘ₁からｘ₆をベクトル成分として含む。保守調節の第１の最適化アルゴリズム８０は、作動調節の第１の最適化アルゴリズム７０と同様に、投影レンズ２２に入射する時の露光放射線１４の予め定められた標準角度分布に対して設計され、すなわち、現在の用途特定構造情報３２は、第１の最適化段では無視される。

第１の最適化アルゴリズム８０は、最適な精度に向けて設計され、従って、その実行には非常に長い時間を消費する。この点に関して、第１の最適化段を実行する段は、数時間を消費する可能性がある。その結果、第１の最適化段は、本事例では行程設定値ｘ₁からｘ₆の近似を含む近似行程指令８４を生じる。

行程確立デバイス４０は、近似行程指令８４から最終行程指令を発生させるように機能する第２の最適化アルゴリズム８６を投影レンズ２２に入射する時の露光放射線１４の現存角度分布を定める用途特定構造情報３２に基づいて発生させるように構成されたアルゴリズム発生器９４を含む。

図３に「ＩＩ」で表記している第２の最適化段では、第２の最適化アルゴリズム８６を用いて、近似行程指令８４から進めて、後に保守調節の関連において図１に記載のマニピュレータＭ１からＭ４を駆動するための行程指令５０として使用される最終行程指令５０ｂが確立される。第２の最適化アルゴリズム８６は、特に外部制約９２を考慮してメリット関数８８を最小にするためなどに機能する。外部制約９２の数は、１００よりも大きく、特に１０００よりも大きく、又は１０ ０００よりも大きいとすることができる。更に、一実施形態によるメリット関数８８は、暗黙制約を更に含む。一実施形態変形により、メリット関数８８は、次式のように書かれる。

この場合に、Ｈ_fは、いわゆる減衰収差に関連する制約を含むメリット関数８８の項を表している。減衰収差は、投影露光装置の走査方向、すなわち、露光中のマスクとウェーハの間の相対移動方向に像収差がどのように変化するかを指示するものを意味すると理解しなければならない。Ｈ_ovlは、オーバーレイ収差又は投影レンズのオーバーレイ収差の全和値に関する制約を表している。Ｈ_rmsは、ゼルニケ係数ｂ_jのグループ分けされたＲＭＳ値を制約として含む。当業者には一般に知られているように、係数のＲＭＳ値は、係数の二乗和平方根を意味すると理解しなければならない。更に、グループ分けされたＲＭＳ値と、選択されるゼルニケ係数の重み付き和とは、メリット関数８８内に組み込むことができる。Ｈ_bfは、「最良フォーカス」和とも呼ぶいわゆる焦点位置収差の全和値に関する仕様を予め定める制約を表している。既に上述のように、焦点位置収差は、結像されるマスク構造のフォーカスのその設定値焦点位置からの偏差である。ここで極めて重要であるフォーカスは、多くの場合に「最良フォーカス」とも呼ぶ。

作動調節の第２の最適化アルゴリズム７６と同様に、保守調節の第２の最適化アルゴリズム８６は、第１の最適化段において確立された近似行程指令７４を投影レンズ２２に入射する時の露光放射線１４の用途特定構造情報３２によって定められる現存角度分布に適応させるようにターゲットを定めた方式で設計される。言い換えれば、第２の最適化段は、用途特定構造情報３２を考慮することにターゲットが定められた方式から構成される。更に、保守調節の状況では、第２の最適化段は、かなり高速に、特に第１の最適化段と比較して少なくとも５倍又は１０倍高速で進行することが意図される。この点に関して、第２の最適化段を実施するための期間は、例えば、１時間よりも短く、１０分よりも短く、１分よりも短く、又は１秒よりも短いとすることができる。

これらの条件を達成するために、第２の最適化段に使用される行程ベクトルｘは、完全能動マニピュレータの自由度、すなわち、本事例では行程設定値ｘ₁からｘ₄に割り当てられた自由度に限定される。

第２の最適化段の短時間要件に起因して、投影露光装置１０生産作動中に「ＵｓｅＣａｓｅ」が変化する場合に、第２の最適化段は、変化した用途特定構造情報３２に基づくが依然として事前に確立された近似行程指令８４から進めて繰り返すことができ、この場合に確立された新しい最終行程ベクトル５０ｂを更に別の生産作動に対する基準として採用することができる。第２の最適化段の反復実行は、「高速設定」と呼ぶことができ、この場合に、次いで、「標準設定」の結果が新しい「ＵｓｅＣａｓｅ」に適応される。

例示的実施形態の以上の説明は、一例としてのものであると理解しなければならない。この説明によって達成される開示は、第１に当業者が本発明及びそれに関連付けられた利点を理解することを可能にするものであり、第２に当業者の理解において同じく明らかである記述した構造及び方法の変形及び修正を包含する。従って、全てのそのような変形及び修正は、それらが特許請求の範囲及びその均等物における定義に従う本発明の範囲に収まる限り、これらの特許請求の保護によって網羅されるように意図している。

参照符号のリスト
１０ 投影露光装置
１２ 露光放射線源
１４ 露光放射線
１６ 照明系
１８ マスク
２０ マスク選択指示
２２ 投影レンズ
２４ 基板
２６ 基板変位台
２８ 読取デバイス
３０ 中央制御ユニット
３２ 用途特定構造情報
３４ マニピュレータコントローラ
３６ 照明モード指示
３８ マスク構造指示
４０ 行程確立デバイス
５０ 行程指令
５０ａ 最終行程指令
５０ｂ 最終行程指令
５２ 波面測定ユニット
５４ 状態発生器
５６ メモリ
５８ シミュレーションユニット
６０ 圧力センサ
６２ 現在の照射強度
６４ 測定状態特徴付け
６４ａ 外挿状態特徴付け
７０ 第１の最適化アルゴリズム
７２ メリット関数
７４ 近似行程指令
７６ 第２の最適化アルゴリズム
７８ メリット関数
８０ 第１の最適化アルゴリズム
８２ メリット関数
８４ 近似行程指令
８６ 第２の最適化アルゴリズム
８８ メリット関数
９０ 制約
９２ 制約
９４ アルゴリズム発生器
Ｅ１〜Ｅ１８ 光学要素
Ｍ１〜Ｍ６ マニピュレータ
ｂ 状態ベクトル
ｘ 行程ベクトル
Ｇ 重み行列
ｘ₁〜ｘ₆ 行程設定値

３２ 用途特定構造情報
４０ 行程確立デバイス
７０ 第１の最適化アルゴリズム
７２ メリット関数
７４ 近似行程指令

Claims (17)

1. マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）であって、
   少なくとも１つの光学要素（Ｅ１〜Ｅ１８）及び少なくとも１つのマニピュレータ（Ｍ１〜Ｍ６）を含み、露光放射線（１４）を用いてマスク構造を結像するための投影レンズ（２２）と、
   前記投影レンズへの入射時に前記露光放射線の角度分布の少なくとも１つの特性を定める用途特定構造情報（３２）を読み取るための読取デバイス（２８）と、
   前記少なくとも１つの光学要素の光学効果に行程に沿った前記少なくとも１つのマニピュレータによる該光学要素の特性の操作によって行われる変化を定める行程指令（５０）を確立するために少なくとも２段の最適化で該行程指令を確立するように構成された行程確立デバイス（４０）と、
   を含み、
   前記最適化の第１の段が、前記投影レンズへの入射時に前記露光放射線の予め定められた標準角度分布に基づく第１の最適化アルゴリズム（７０，８０）を用いて該投影レンズの状態特徴付け（６４，６４ａ）から前記行程指令の近似（７４，８４）を確立するように構成され、
   前記最適化の第２の段が、前記用途特定構造情報（３２）を考慮して前記行程指令の前記近似（７４，８４）から第２の最適化アルゴリズム（７６，８６）を用いて該行程指令の最適化結果（５０ａ，５０ｂ）を確立するように構成される、
   ことを特徴とする投影露光装置（１０）。
2. 前記用途特定構造情報（３２）は、前記マスク構造の前記結像中に使用される照明モードに関する指示（３６）及び／又は該マスク構造の構造タイプに関する指示（３８）を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
3. 前記行程指令（５０）は、前記少なくとも１つのマニピュレータ（Ｍ１〜Ｍ６）の複数のマニピュレータ自由度に割り当てられた行程設定値（ｘ₁〜ｘ₆）を含み、該マニピュレータ自由度の第１のセット（ｘ₁〜ｘ₄；ｘ₁〜ｘ₆）に割り当てられた行程設定値が、前記最適化の前記第１の段における最適化変数として機能し、該マニピュレータ自由度の第２のセット（ｘ₃〜ｘ₄；ｘ₁〜ｘ₄）に割り当てられた該行程設定値は、該最適化の前記第２の段における最適化変数として機能する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影露光装置。
4. 前記マニピュレータ自由度の前記第１のセット（ｘ₁〜ｘ₄；ｘ₁〜ｘ₆）及び該マニピュレータ自由度の前記第２のセット（ｘ₃〜ｘ₄；ｘ₁〜ｘ₄）は、互いに素である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
5. 前記第２のセット（ｘ₃〜ｘ₄）は、前記第１のセット（ｘ₁〜ｘ₄）よりも少ないマニピュレータ自由度を含む、
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の投影露光装置。
6. 前記第２のマニピュレータ自由度セットは、オーバーレイ自由度のうちの１つに沿った又は複数のオーバーレイ自由度の組合せに沿った前記少なくとも１つのマニピュレータを用いた操作が前記投影レンズ（２２）のオーバーレイ収差の変化をもたらすように選択された該投影レンズのオーバーレイ自由度（ｘ₃，ｘ₄）を含む、
   ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の投影露光装置。
7. 前記投影レンズ（２２）の前記状態特徴付け（６４，６４ａ）は、該投影レンズの前記結像の品質を特徴付ける収差パラメータを含み、前記最適化の前記第２の段は、各場合に該投影レンズのオーバーレイ収差に関連する要素を有する該収差パラメータの部分集合に基づいて達成される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の投影露光装置。
8. 前記第１の最適化アルゴリズム（７０）は、重み付けパラメータを用いて説明される暗黙制約を含有するチコノフ正則化におけるメリット関数に基づいており、
   前記重み付けパラメータの値が、前記第１の最適化アルゴリズムが実行される時に変化しないままに残される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の投影露光装置。
9. 前記行程確立デバイス（４０）は、前記行程指令（５０ａ）を１秒未満で確立するように構成される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の投影露光装置。
10. 前記行程確立デバイス（４０）は、保守調節の関連では前記２段最適化を実施し、かつ用途特定構造情報（３２）の異なる項目に対して各場合に前記行程指令の前記近似（８４）から進めて該最適化の前記第２の段を実行するように構成される、
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の投影露光装置。
11. 前記マニピュレータ自由度（ｘ₁〜ｘ₆）の各々には、前記投影レンズ（２２）の寿命にわたって性能を発揮することができる関連の該マニピュレータ自由度（ｘ₁〜ｘ₆）に沿った予想最大行程調節回数を指定する予想寿命性能が割り当てられ、該マニピュレータ自由度は、少なくとも１つの部分能動マニピュレータ自由度（ｘ₅，ｘ₆）と少なくとも１つの完全能動マニピュレータ自由度（ｘ₁〜ｘ₄）とを含み、
    前記完全能動マニピュレータ自由度の前記寿命性能は、前記部分能動マニピュレータ自由度（ｘ₅，ｘ₆）の該寿命性能よりも少なくとも１００倍高く、
    前記少なくとも１つの部分能動マニピュレータ自由度は、前記マニピュレータ自由度の前記第１のセット（ｘ₁〜ｘ₆）によって含まれ、かつ該マニピュレータ自由度の前記第２のセット（ｘ₁〜ｘ₄）によっては含まれない、
    ことを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
12. 前記用途特定構造情報（３２）に基づいて前記第２の最適化アルゴリズム（８６）を発生させるように構成されたアルゴリズム発生器（９４）を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の投影露光装置。
13. 前記第２の最適化アルゴリズム（８６）は、少なくとも１つの暗黙制約（Ｈ_f，Ｈ_ovl，Ｈ_rms，Ｈ_bf）を含有するメリット関数（８８）に基づいている、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の投影露光装置。
14. 前記少なくとも１つの暗黙制約は、１つのリソグラフィ像収差又は複数のリソグラフィ像収差の組合せに対する制限を含有し、
    リソグラフィ像収差が、前記投影レンズを用いてリソグラフィで発生された前記マスク構造の少なくとも１つの像に基づいて決定可能である、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の投影露光装置。
15. マスク構造を結像するために少なくとも１つの光学要素（Ｅ１〜Ｅ１８）と少なくとも１つのマニピュレータ（Ｍ１〜Ｍ６）とを含む投影レンズ（２２）を含むマイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）を制御する方法であって、
    前記投影レンズへの入射時の露光放射線の角度分布の少なくとも１つの特性を定める用途特定構造情報（３２）を読み取る段階と、
    少なくとも２段の最適化において、前記少なくとも１つの光学要素の光学効果に行程に沿った前記少なくとも１つのマニピュレータによる該光学要素の特性の操作によって行われる変化を定める行程指令（５０）を確立する段階と、
    を含み、
    前記最適化の第１の段において、前記行程指令の近似（７４，８４）が、前記投影レンズへの入射時の前記露光放射線の予め定められた標準角度分布に基づく第１の最適化アルゴリズム（７０，８０）を用いて該投影レンズの状態特徴付け（６４，６４ａ）から確立され、
    前記最適化の第２の段において、第２の最適化アルゴリズム（７６，８６）を用いて、前記行程指令の最適化結果（５０ａ，５０ｂ）が、前記用途特定構造情報（３２）を考慮して該行程指令の前記近似（７４，８４）から確立される、
    ことを特徴とする方法。
16. 前記２段最適化は、標準設定の関連では少なくとも１週間の時間間隔で繰り返される、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記２段最適化の繰り返しの前に、該最適化の前記第２の段は、少なくとも一度個別に実施される、
    ことを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の方法。

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