JP2019070812A - Method for activating projection exposure tool for microlithography - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させる方法、そのような投影露光ツールを作動させるための制御装置、及びそのような制御装置を含む投影露光ツールに関する。 The invention relates to a method of operating a projection exposure tool for microlithography, a control device for operating such a projection exposure tool, and a projection exposure tool comprising such a control device.
投影露光ツールの経済的な作動には、露光される基板の高いスループットを得るように可能な最も短い露光時間が望ましい。従って、十分な基板露光のために高い放射線強度が必要である。特に、紫外波長領域又は極紫外(EUV)波長領域内の放射線を使用する場合には、強い放射線の影響が投影露光装置の光学要素の特性において放射線誘起変化をもたらす場合があり、これらの変化の大きさは、放射線照射量と共に増大する。例えば、レンズ内に吸収される放射線は、レンズ内で局所温度変化の効果を有することができ、それによって屈折率及びレンズ面の局所変化がもたらされる場合がある。この効果は、可逆性の短期の効果であり、「レンズ加熱」として公知である。更に、放射線は、レンズ内に「寿命効果(life-time effects)」として公知の不可逆的な長期の効果をもたらす場合がある。そのような効果は、レンズのコンパクション(密度増大)又はレアファクション(密度低下)を含む。193nmの放射線を使用する場合には、石英ガラス(溶融シリカ)内で特に大きい放射線誘起密度増大が観察される。 For economical operation of the projection exposure tool, the shortest exposure time possible to obtain high throughput of the substrate to be exposed is desirable. Therefore, high radiation intensity is necessary for sufficient substrate exposure. In particular when using radiation in the ultraviolet wavelength range or in the extreme ultraviolet (EUV) wavelength range, the effects of strong radiation may lead to radiation-induced changes in the properties of the optical elements of the projection exposure apparatus. The size increases with the radiation dose. For example, radiation absorbed into the lens can have the effect of local temperature changes within the lens, which may result in local changes in refractive index and lens surface. This effect is a reversible short-term effect and is known as "lens heating". Furthermore, radiation may lead to irreversible long-term effects known as "life-time effects" in the lens. Such effects include lens compaction (density increase) or rarefaction (density decrease). A particularly large radiation-induced density increase is observed in quartz glass (fused silica) when using 193 nm radiation.
公知の方法により、いわゆる有限要素モデル(FEM)を用いてレンズ内の温度分布を計算することにより、ウェーハ上に結像されるマスク全体のレイアウトに基づくいわゆる「フルチップ」シミュレーションが実施される。この厳密な手法は、多大な計算リソースを必要とし、リソグラフィ像に対する短期放射線誘起効果をこの方法に基づいて補正するには過度に時間を消費する。 By calculating the temperature distribution in the lens using a so-called finite element model (FEM) in a known manner, a so-called "full chip" simulation is performed based on the layout of the entire mask imaged on the wafer. This exact approach requires a great deal of computational resources, and consumes too much time to correct short-term radiation induced effects on the lithographic image based on this method.
本発明の1つの目的は、上述の問題を解決することであり、特に、リソグラフィ像に対する狭い範囲の放射線誘起変化の効果、特に短期効果を抑制することである。 One object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, in particular to suppress the effects of narrow-range radiation-induced changes on the lithographic image, in particular the short-term effects.
本発明の第1の態様により、電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するための投影対物系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させる方法を提供する。結像中に、電磁放射線は、投影対物系の光学特性の変化を引き起こす。本発明の第1の態様による方法は、結像されるマスク上の物体構造のレイアウトを与え、物体構造をそれらの構造タイプに従って分類する段階と、物体構造の分類に基づいて、結像工程中にもたらされる投影対物系の光学特性の変化を計算する段階と、物体構造を像平面内に結像するために投影露光ツールを使用し、結像工程中に電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を少なくとも部分的に補償するために、投影露光ツールの結像挙動が、光学特性の計算された変化に基づいて調節される段階とを含む。 According to a first aspect of the invention, there is provided a method of operating a projection exposure tool for microlithography having a projection objective for imaging an object structure on a mask into an image plane using electromagnetic radiation. During imaging, the electromagnetic radiation causes a change in the optical properties of the projection objective. The method according to the first aspect of the invention provides a layout of object structures on a mask to be imaged, classifying the object structures according to their structure type, and during the imaging step based on the classification of the object structures. Calculating changes in the optical properties of the projection objective introduced into the image, and using a projection exposure tool to image the object structure in the image plane, the projection objective being caused by electromagnetic radiation during the imaging process And e. Adjusting the imaging behavior of the projection exposure tool based at least in part on the calculated changes in the optical properties, in order to at least partially compensate for the changes in the optical properties.
更に、本発明の第1の態様により、電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させるための制御装置を提供する。制御装置は、結像されるマスク上の物体構造のレイアウトを受け取るための入力デバイスと、物体構造を物体構造の構造タイプに従って分類し、結像工程中にもたらされる投影対物系の光学特性の変化を物体構造の分類に基づいて計算するように構成された処理デバイスとを含む。更に、制御装置は、結像工程中に電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を少なくとも部分的に補償するために、投影露光ツールの結像挙動を光学特性の計算された変化に基づいて調節するように構成された調節デバイスを含む。本発明により、上述の制御装置を含む投影露光ツールが更に提供される。 Furthermore, according to the first aspect of the present invention, during imaging, the electromagnetic radiation changes the optical properties of the projection objective during imaging in order to image the object structure on the mask in the image plane using the electromagnetic radiation. A control device is provided for operating a projection exposure tool for microlithography having a projection objective that causes it. The controller classifies the object structure according to the structure type of the object structure, the input device for receiving the layout of the object structure on the mask to be imaged, and changes in the optical properties of the projection objective introduced during the imaging process And a processing device configured to calculate, based on the classification of the object structure. Furthermore, the control unit is configured to convert the imaging behavior of the projection exposure tool into a calculated change of the optical properties in order to at least partially compensate for the change of the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation during the imaging process. It includes an adjustment device configured to adjust based on it. The invention further provides a projection exposure tool comprising the control device described above.
本発明による方法及び制御装置は、投影対物系の光学特性の変化が、投影対物系の単一光学要素の屈折率及び面において局所変化をもたらす上述のレンズ加熱効果によってもたらされる場合に特に有効である。上述したように、光学特性の変化は、寿命効果によってもたらされる可能性もある。マスク上の物体構造のレイアウトは、例えば、それぞれのマスクレイアウトの設計データから直接得ることができる。 The method and control device according to the invention are particularly effective if the change in the optical properties of the projection objective is brought about by the above-mentioned lens heating effect which leads to a local change in the refractive index and surface of a single optical element of the projection objective. is there. As mentioned above, changes in optical properties may also be caused by lifetime effects. The layout of the object structure on the mask can for example be obtained directly from the design data of the respective mask layout.
マスク上の物体構造をそれらの構造タイプに従って分類することにより、放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化をこの分類に基づいて計算することができる。上述の変化の厳密な計算と比較すると、この計算は、それ程正確ではなく、従って、近似と呼ぶことができる。本発明による計算は、分類された構造タイプの各々に対して、投影対物系に入射する放射線の角度分布を計算し、結果を組み合わせることによって行うことができる。投影対物系に入射する放射線の角度分布が同じくもたらされるいわゆる「フルチップ」シミュレーションを行うためにマスク区域全体のレイアウトが使用される厳密でより高度な手法と比較すると、本発明の解決法は、有意に少ない計算リソースしか必要としない。従って、露光される新しいマスクにおける角度分布は、適度の計算リソースを用いて、投影露光ツールの作動を大きく中断させることのない十分に短い期間で計算することができる。 By classifying the object structures on the mask according to their structure type, changes in the optical properties of the projection objective caused by the radiation can be calculated based on this classification. Compared to the exact calculation of the change described above, this calculation is less accurate and can therefore be called an approximation. The calculation according to the invention can be performed by calculating, for each of the classified structure types, the angular distribution of the radiation incident on the projection objective and combining the results. The solution according to the invention is significant when compared to the more sophisticated approach in which the layout of the entire mask area is used to perform a so-called "full-chip" simulation which also results in an angular distribution of radiation incident on the projection objective. Require less computational resources. Thus, the angular distribution in the new mask to be exposed can be calculated with a modest computational resource in a sufficiently short time without significantly interrupting the operation of the projection exposure tool.
本発明の解決法による光学特性の変化の計算は、露光に使用される個々のマスクにカスタマイズされた投影露光ツールの結像挙動の補償を可能にする。従って、補償を高精度に行うことができ、リソグラフィ像においてレンズ加熱効果によってもたらされる収差を狭い範囲に抑制することができる。 The calculation of the change of the optical properties according to the solution of the invention makes it possible to compensate the imaging behavior of the projection exposure tool customized to the individual mask used for the exposure. Therefore, the compensation can be performed with high accuracy, and the aberration caused by the lens heating effect in the lithographic image can be suppressed to a narrow range.
本発明の実施形態により、マスクは、結像工程中に、マスクを照明する電磁放射線の角度分布を定める特定の照明モードにある放射線を用いて照明され、光学特性の変化の計算は、更に、照明モードに基づいて行われる。多くの場合に、照明モードを所定のマスクを露光するように選択される照明設定とも呼ぶ。従って、この実施形態により、結像工程中にもたらされる投影対物系の光学特性の変化は、照明モードと物体構造の分類とに基づいて計算される。この実施形態により、処理デバイスは、所定の照明モードに対して、結像工程中にもたらされる投影対物系の光学特性の変化を物体構造の分類に基づいて計算するように構成される。 According to an embodiment of the present invention, the mask is illuminated during the imaging process with radiation in a specific illumination mode which defines the angular distribution of the electromagnetic radiation illuminating the mask, the calculation of the change of the optical properties further comprising It is performed based on the illumination mode. The illumination mode is often also referred to as the illumination setting chosen to expose a given mask. Thus, according to this embodiment, the change in the optical properties of the projection objective brought about during the imaging process is calculated on the basis of the illumination mode and the classification of the object structure. According to this embodiment, the processing device is configured to calculate, for a given illumination mode, the change in the optical properties of the projection objective brought about during the imaging process based on the classification of the object structure.
本発明の更に別の実施形態により、投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の熱固有モードが、投影対物系と共に与えられ、光学特性の変化の計算は、熱固有モードに基づいて行われる。例えば、熱固有モードは、顧客への納品の前に決定され、次いで、関係する投影対物系と共に顧客に提供される。顧客側では、以下により詳細に説明するように、光学特性の変化を計算するのに、提供された熱固有モードを使用することができる。 According to a further embodiment of the invention, the thermal eigenmode of the at least one single optical element of the projection objective is provided with the projection objective and the calculation of the change of the optical properties is performed based on the thermal eigenmode . For example, the thermal eigenmode is determined prior to delivery to the customer and then provided to the customer with the associated projection objective. At the customer side, the provided thermal eigenmode can be used to calculate changes in optical properties, as described in more detail below.
本発明の実施形態により、投影対物系の光学特性の変化の計算は、分類された構造タイプの各々に関する投影対物系に入射する電磁放射線の角度分布の計算を含む。投影対物系に入射する放射線の角度分布は、物体構造において回折される放射線の回折角度分布に対応する。この分布の計算は、マスク構造のレイアウトのフーリエ変換と照明分布との畳み込みを計算する段階を含むことができる。 According to an embodiment of the invention, the calculation of the change in the optical properties of the projection objective comprises the calculation of the angular distribution of the electromagnetic radiation incident on the projection objective for each of the classified structure types. The angular distribution of radiation incident on the projection objective corresponds to the diffracted angular distribution of the radiation diffracted in the object structure. The calculation of this distribution can include calculating the convolution of the illumination distribution with the Fourier transform of the layout of the mask structure.
本発明の更に別の実施形態により、マスクは、結像工程中に、いくつかの照明モードのうちの1つにある電磁放射線を用いて照明され、投影対物系に入射する電磁放射線の角度分布は、分類された構造タイプの各々に対して、結像工程中に使用される照明モードを考慮して計算される。照明モードは、マスクを照射する放射光線の角度分布を定め、照明モードを照明設定とも呼ぶ。 According to yet another embodiment of the present invention, the mask is illuminated with electromagnetic radiation in one of several illumination modes during the imaging process and the angular distribution of the electromagnetic radiation incident on the projection objective Is calculated taking into account the illumination mode used during the imaging process for each of the classified structure types. The illumination mode defines the angular distribution of the radiation that illuminates the mask, and is also referred to as illumination setting.
1つの変形では、様々な照明モード及び/又は様々なマスクを用いた投影露光ツールのいくつかの連続する作動段階の履歴が、作動段階の継続時間に依存する重み付き二乗平均を用いて、投影露光ツールの結像挙動の調節に含められる。それによって先行する結像段階において発生した上記に「寿命効果」として言及した光学要素に対する不可逆的損傷、例えば、レンズ内のコンパクションが、投影対物系の光学特性を決定するのに考慮される。 In one variant, the history of several successive actuation stages of the projection exposure tool with different illumination modes and / or different masks is projected using a weighted mean square depending on the duration of the actuation stage It is included in the adjustment of the imaging behavior of the exposure tool. Irreversible damage to the optical elements mentioned above as "lifetime effects", which occur in the preceding imaging stage, for example, compaction within the lens, is thereby taken into account in determining the optical properties of the projection objective.
本発明の更に別の実施形態により、物体構造の分類は、マスク上で異なる構造タイプによって覆われるそれぞれの区域のサイズの決定を含む。投影対物系の光学特性の変化の計算は、投影対物系に入射する電磁放射線の全体角度分布の近似の決定を含み、全体角度分布は、分類された個別の構造タイプに対して、角度分布の重み付き和から計算され、角度分布は、それぞれの構造タイプによって覆われるマスク区域の決定されたサイズによってそれぞれ重み付けされる。後により詳細に説明するように、投影対物系の光学特性の変化の計算は、投影対物系に入射する電磁放射線の全体角度分布の近似から投影対物系の個別レンズ上の熱分布を計算し、これらの熱分布によって導入されるレンズ加熱効果からそれぞれのレンズの光学特性の変化を決定することによって行うことができる。 According to yet another embodiment of the invention, classification of the object structure comprises the determination of the size of the respective area covered by the different structure types on the mask. The calculation of the change in the optical properties of the projection objective involves the determination of an approximation of the overall angular distribution of the electromagnetic radiation incident on the projection objective, the overall angular distribution being, for classified individual structural types, an angular distribution of Calculated from the weighted sum, the angular distribution is respectively weighted by the determined size of the mask area covered by the respective structure type. The calculation of the change in the optical properties of the projection objective, as will be described in more detail later, calculates the heat distribution on the individual lenses of the projection objective from the approximation of the overall angular distribution of the electromagnetic radiation incident on the projection objective, This can be done by determining the change in the optical properties of each lens from the lens heating effect introduced by these heat distributions.
本発明の更に別の実施形態により、物体構造の分類は、少なくとも2つのタイプの領域へのマスクの分割を含み、第1のタイプの領域は、第2のタイプの領域に対して密に配列された物体構造を含み、第2のタイプの領域は、第1のタイプの領域の配列密度に対して疎に配列された物体構造を含む。密に配列された物体構造の領域は、例えば、チップ設計のセル区域とすることができる。チップ設計の周辺区域は、疎に配列された物体構造の領域と見なすことができる。変形により、投影対物系の光学特性の変化の計算において、第2のタイプの領域は、物体構造を含まない領域によって近似される。この場合、入射放射線は、第2のタイプの領域と関係するマスク部分に対する照明放射線の0次の回折次数を用いて計算することができる。 According to yet another embodiment of the present invention, the classification of the object structure comprises the division of the mask into at least two types of regions, the first type of regions being closely aligned to the second type of regions The second type of region includes the object structure sparsely arranged with respect to the array density of the first type of region. The area of the densely arranged object structure can be, for example, the cell area of the chip design. The peripheral area of the chip design can be considered as a region of sparsely arranged object structures. By way of deformation, in the calculation of the change in the optical properties of the projection objective, the region of the second type is approximated by a region which does not comprise an object structure. In this case, the incident radiation can be calculated using the zeroth diffraction order of the illuminating radiation for the mask portion associated with the region of the second type.
本発明による更に別の実施形態において、結像工程中に投影対物系の光学特性において計算される変化は、それぞれのレンズを照射する電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の少なくとも1つの単一レンズ要素のレンズ加熱に起因する。 In yet another embodiment according to the invention, the calculated change in the optical properties of the projection objective during the imaging step is at least one single lens element of the projection objective caused by the electromagnetic radiation illuminating the respective lens Due to lens heating.
本発明の更に別の実施形態により、光学特性の変化に起因する像平面内の波面の偏位が計算され、計算された波面偏位を補償するために、投影露光ツールの結像挙動が調節される。1つの変形により、投影露光ツールの結像挙動は、少なくとも1つの光学要素、特に投影対物系の光学要素の位置又は形状をアクチュエータを用いて操作することによって調節される。この目的のために、例えば、1つ又はそれよりも多くの光学要素の位置は、平行移動又は回転移動によって変更することができる。結像挙動の調節は、光学要素の形状の修正又は光学要素の交換を含むことができる。投影対物系の結像挙動を調節する段階に加えて、投影露光ツールの結像挙動は、マスクの照明の角度分布を適宜変更することによって調節することができる。 According to yet another embodiment of the present invention, deviations of wavefronts in the image plane due to changes in optical properties are calculated, and the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted to compensate for the calculated wavefront deviations. Be done. According to one variant, the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted by manipulating the position or the shape of at least one optical element, in particular the optical element of the projection objective, by means of an actuator. For this purpose, for example, the position of one or more optical elements can be changed by translational or rotational movement. Adjustment of the imaging behavior can include a correction of the shape of the optical element or an exchange of the optical element. In addition to adjusting the imaging behavior of the projection objective, the imaging behavior of the projection exposure tool can be adjusted by suitably changing the angular distribution of the illumination of the mask.
本発明の更に別の実施形態により、結像挙動の調節は、リソグラフィ像の波面偏位のゼルニケ多項式の係数を最適化することによって実施され、ゼルニケ多項式の係数のうちの少なくとも1つは、最適化問題の目的関数において、他の係数と比較して異なって重み付けされる。このようにして、特定の物体構造に対するゼルニケ係数の重要度を最適化の中に重み付けすることができる。 According to yet another embodiment of the invention, the adjustment of the imaging behavior is performed by optimizing the coefficients of the Zernike polynomials of the wavefront deviation of the lithographic image, wherein at least one of the coefficients of the Zernike polynomials is optimal The objective function of the optimization problem is weighted differently compared to other coefficients. In this way, the importance of the Zernike coefficients for a particular object structure can be weighted into the optimization.
本発明の更に別の実施形態により、結像挙動の調節は、リソグラフィ像の波面偏位のゼルニケ多項式の係数を最適化することによって実施され、像平面内の少なくとも1つの場所は、対応する最適化問題の目的関数において、像平面内の他の場所における係数と比較して異なって重み付けされる。 According to yet another embodiment of the present invention, the adjustment of the imaging behavior is performed by optimizing the coefficients of the Zernike polynomials of the wavefront deviation of the lithographic image, at least one location in the image plane being the corresponding optimum In the objective function of the optimization problem, it is weighted differently compared to the coefficients elsewhere in the image plane.
本発明の更に別の実施形態により、結像挙動の調節は、投影対物系を選択された瞳区画内で通過する放射線成分だけに対して像平面内の波面変形を低減することによって実施される。下記ではこの調節を「関与領域(region of interest)」補正と呼ぶ。 According to a further embodiment of the invention, the adjustment of the imaging behavior is performed by reducing wavefront distortion in the image plane only for radiation components passing through the projection objective in the selected pupil section . In the following, this regulation is referred to as "region of interest" correction.
本発明の更に別の実施形態により、投影露光ツールの結像挙動を調節するのに第1のアクチュエータと第2のアクチュエータが使用され、これらのアクチュエータの各々は、第1の結像誤差を修正することを可能にし、第1のアクチュエータは、更に、第2の結像誤差を修正することも可能にし、第1のアクチュエータの所定の操作に対して、第2の結像誤差の反応は、第1の結像誤差の反応よりも小さく、アクチュエータは、第1のアクチュエータの所定の操作に対する第2の結像誤差の反応が所定の閾値よりも大きい場合にのみ第2の結像誤差を最小にするように操作される。この閾値は、例えば、第1のアクチュエータの所定の操作に対する第1の結像誤差の反応の1/100、特に1/10とすることができる。 According to yet another embodiment of the present invention, a first actuator and a second actuator are used to adjust the imaging behavior of the projection exposure tool, each of which corrects the first imaging error The first actuator also makes it possible to correct the second imaging error, and for a given operation of the first actuator, the response of the second imaging error is Less than the response of the first imaging error, the actuator minimizes the second imaging error only if the response of the second imaging error to a predetermined actuation of the first actuator is greater than a predetermined threshold. It is operated to This threshold may, for example, be 1/100, in particular 1/10, of the response of the first imaging error to a predetermined actuation of the first actuator.
本発明の更に別の実施形態により、与えられたレイアウトに関するリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が決定され、投影対物系の結像挙動が、電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を補正するために、少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が低減されるように調節され、リソグラフィ結像誤差のこの低減は、リソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度を有する。この実施形態に対しては、本発明の第3の態様に関して以下に更に例示する。ここに言及した全ての実施形態及び変形は、本発明の第1の態様による方法及び制御装置に適用することができる。 According to a further embodiment of the invention, at least one lithographic imaging error having an influence on the lithographic image for a given layout is determined, the imaging behavior of the projection objective being a projection objective caused by electromagnetic radiation In order to compensate for changes in the optical properties of the system, at least one lithographic imaging error is adjusted to be reduced, this reduction of the lithographic imaging error being higher than the smoothing of the overall wavefront deviation of the lithographic image Have priority. This embodiment is further illustrated below with respect to the third aspect of the invention. All the embodiments and variants mentioned here can be applied to the method and control device according to the first aspect of the invention.
本発明の変形により、投影露光ツールの結像挙動は、物体構造の結像を行う前に調節され、及び/又は結像工程中に動的に調節される。従って、例えば、結像挙動は、単一ウェーハ又はウェーハ群の各露光の前に調節することができる。代替的又は追加的に、露光中にレンズ加熱効果を動的に補正しながら継続的に調節を行うことができる。 According to a variant of the invention, the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted before imaging of the object structure and / or dynamically adjusted during the imaging process. Thus, for example, the imaging behavior can be adjusted before each exposure of a single wafer or a group of wafers. Alternatively or additionally, adjustments can be made continuously while dynamically compensating for lens heating effects during exposure.
本発明の更に別の実施形態により、電磁放射線は、結像中に投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の光学特性の変化を引き起こし、結像工程中に電磁放射線によって光学要素内に誘起される熱分布が決定され、光学要素内に生じる温度分布が、決定された誘起熱分布から温度分布関数を用いて計算される。熱分布は、光学要素による電磁放射線の一部分の吸収によってもたらされる。温度分布関数は、熱分布の解析関数であり、光学要素の熱固有モードを含む。更に、物体構造が像平面内に結像され、投影露光ツールの結像挙動が、計算された温度分布から導出される光学要素の光学特性の変化に基づいて調節される。熱分布は、好ましくは、時間依存のものである。この実施形態に対しては、本発明の第2の態様を参照して以下に更に例示する。ここに言及した全ての実施形態及び変形は、本発明の第1の態様による方法及び制御装置に適用することができる。 According to a further embodiment of the invention, the electromagnetic radiation causes a change of the optical properties of at least one single optical element of the projection objective during imaging and is induced in the optical element by the electromagnetic radiation during the imaging process The heat distribution to be generated is determined, and the temperature distribution occurring in the optical element is calculated from the determined induced heat distribution using a temperature distribution function. The heat distribution is provided by the absorption of a portion of the electromagnetic radiation by the optical element. The temperature distribution function is an analytical function of heat distribution, and includes the heat eigenmode of the optical element. Furthermore, the object structure is imaged in the image plane and the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted on the basis of the changes in the optical properties of the optical element derived from the calculated temperature distribution. The heat distribution is preferably time dependent. This embodiment is further illustrated below with reference to the second aspect of the present invention. All the embodiments and variants mentioned here can be applied to the method and control device according to the first aspect of the invention.
本発明の第2の態様により、マイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させる更に別の方法を提供する。投影露光ツールは、電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を有する。第2の態様による方法は、結像工程中に電磁放射線によって光学要素内に誘起される熱分布を決定する段階と、決定された誘起熱分布から、温度分布関数を用いて、光学要素内に生じる温度分布を計算する段階とを含む。温度分布関数は、熱分布の解析関数であり、光学要素の熱固有モードを含む。更に、方法は、物体構造を像平面内に結像し、結像工程中に電磁放射線によって引き起こされる光学要素の光学特性の変化を少なくとも部分的に補償するために、投影露光ツールの結像挙動が、計算された温度分布から導出される光学要素の光学特性の変化に基づいて調節される段階を含む。ここで言及した光学要素は、特に、例えば、レンズ要素又は反射要素のような波形成形要素とすることができる。 According to a second aspect of the present invention, yet another method of operating a projection exposure tool for microlithography is provided. During imaging, the projection exposure tool is configured to image the object structure on the mask in the image plane using the electromagnetic radiation, the electromagnetic radiation being an optical characteristic of at least one single optical element of the projection objective. It has a projection objective that causes a change. The method according to the second aspect comprises the steps of determining the heat distribution induced in the optical element by the electromagnetic radiation during the imaging step and using the temperature distribution function from the determined induced heat distribution in the optical element Calculating the resulting temperature distribution. The temperature distribution function is an analytical function of heat distribution, and includes the heat eigenmode of the optical element. Furthermore, the method images the object structure in the image plane and the imaging behavior of the projection exposure tool in order to at least partially compensate for the changes in the optical properties of the optical element caused by the electromagnetic radiation during the imaging process. Are adjusted based on the change in the optical properties of the optical element derived from the calculated temperature distribution. The optical elements mentioned here may in particular be, for example, corrugated elements such as lens elements or reflective elements.
更に、本発明の第2の態様により、マイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させるための更に別の制御装置を提供する。投影露光ツールは、電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を含む。第2の態様による制御装置は、結像工程中に電磁放射線によって単一光学要素内に誘起される熱分布からこの光学要素内に生じる温度分布を計算し、生じる温度分布が、熱分布の解析関数であって光学要素の熱固有モードを含む単一光学要素の温度分布関数を用いて計算されるように構成された処理デバイスを含む。更に、制御装置は、結像工程中に電磁放射線によって引き起こされる光学要素の光学特性の変化を少なくとも部分的に補償するために、計算された温度分布から導出される光学要素の光学特性の変化に基づいて、投影露光ツールの結像挙動を調節するように構成された調節デバイスを含む。本発明により、上述の制御装置を含む投影露光ツールが更に提供される。 Furthermore, according to a second aspect of the present invention, there is provided yet another control device for operating a projection exposure tool for microlithography. During imaging, the projection exposure tool is configured to image the object structure on the mask in the image plane using the electromagnetic radiation, the electromagnetic radiation being an optical characteristic of at least one single optical element of the projection objective. Includes projection objectives that cause changes. The controller according to the second aspect calculates the temperature distribution occurring in this optical element from the heat distribution induced in the single optical element by the electromagnetic radiation during the imaging process, the resulting temperature distribution analyzing the heat distribution A processing device configured to be calculated using a single optical component temperature distribution function that is a function and includes a thermal eigenmode of the optical component. Furthermore, the control device may be adapted to the change in optical properties of the optical element derived from the calculated temperature distribution in order to at least partially compensate for the change in optical properties of the optical element caused by the electromagnetic radiation during the imaging process. Based thereon, it comprises an adjusting device configured to adjust the imaging behavior of the projection exposure tool. The invention further provides a projection exposure tool comprising the control device described above.
熱固有モードを含む温度分布解析関数を使用することにより、特定の光学要素に対して、単純に誘起熱分布を温度分布関数の中に挿入することにより、光学要素内に生じる温度分布を計算することができる。このようにして温度分布を例えば有限要素(FE)計算に基づく従来の計算によって可能なものよりもかなり少ない計算労力しか伴わずに、かなり高速に得ることができる。温度分布関数は、全ての関連光学要素の各々に対してそれぞれ一度、全ての関連熱固有モードの温度分布を事前計算することによって計算される。使用されるマスクと照明設定とに基づいて、温度分布は、マスクレイアウトと照明設定との特定の組合せに対して誘起熱分布を決定し、この誘起熱分布を所定の温度分布関数の中に挿入することによって容易に計算することができる。 Using the temperature distribution analysis function including thermal eigenmodes, for a specific optical element, calculate the temperature distribution occurring in the optical element simply by inserting the induced heat distribution into the temperature distribution function be able to. In this way, the temperature distribution can be obtained quite fast, for example, with much less computational effort than possible by conventional calculations based on finite element (FE) calculations. The temperature distribution function is calculated by precalculating the temperature distribution of all relevant thermal eigenmodes once for each of all relevant optical elements. Based on the mask and illumination settings used, the temperature distribution determines the induced heat distribution for a particular combination of mask layout and illumination settings, and inserts this induced heat distribution into the predetermined temperature distribution function It can be easily calculated by
従って、本発明の第2の態様による方法は、高い時間分解能により、すなわち、非常に短い期間によって隔てられた時点における温度分布の計算を可能にする。従って、光学要素内での熱伝達の計算をより正確にシミュレートすることができる。特に、得られる投影露光ツールの結像挙動の調節も、高い時間分解能によって行うことができる。更に、結像工程中に温度伝達を実時間で計算することさえ可能である。このようにして、リソグラフィ像に対する放射線誘起変化の効果を特に良好に抑制することができる。本発明の実施形態により、光学要素の温度分布関数は、時間の関数として与えられる。 Thus, the method according to the second aspect of the present invention allows the calculation of temperature distribution at a point separated by high time resolution, ie by a very short period of time. Thus, the calculation of heat transfer in the optical element can be simulated more accurately. In particular, the adjustment of the imaging behavior of the resulting projection exposure tool can also be performed with a high time resolution. Furthermore, it is even possible to calculate the temperature transfer in real time during the imaging process. In this way, the effects of radiation induced changes on the lithographic image can be particularly well suppressed. According to an embodiment of the invention, the temperature distribution function of the optical element is given as a function of time.
本発明の実施形態により、光学要素の温度分布関数は、時間の関数として与えられる、すなわち、温度分布関数は時間依存のものである。更に、光学要素にもたらされる決定される熱分布も、有利に時間依存のものである。 According to an embodiment of the invention, the temperature distribution function of the optical element is given as a function of time, ie the temperature distribution function is time dependent. Furthermore, the determined heat distribution provided to the optical element is also advantageously time-dependent.
本発明の更に別の実施形態により、温度分布関数は、固有値及び固有モードの解析を用いて光学要素の熱輸送方程式を解くことによって与えられる。上述したように、温度分布関数は、投影対物系の各関連光学要素に対して、光学要素の全ての関連熱固有モードの温度分布を事前計算することによって一度計算するだけでよい。有利な態様では、光学要素の熱固有モードは、投影対物系と共に与えられる。1つの変形により、光学要素の熱輸送方程式では、光学要素の光軸の方向に温度が一定であると見なされ、すなわち、温度は、z方向に延びる光軸においてzに依存しないと見なされる。 According to yet another embodiment of the present invention, the temperature distribution function is given by solving the heat transfer equation of the optical element using analysis of the eigenvalues and eigenmodes. As mentioned above, the temperature distribution function need only be calculated once by precalculating the temperature distribution of all relevant thermal eigenmodes of the optical element for each relevant optical element of the projection objective. In an advantageous manner, the thermal eigenmode of the optical element is provided with the projection objective. According to one variant, in the heat transport equation of the optical element, the temperature is considered constant in the direction of the optical axis of the optical element, ie the temperature is considered to be independent of z in the optical axis extending in the z direction.
本発明の更に別の実施形態により、マスク上の物体構造のレイアウト、特に、結像工程中にマスクを照明する放射線の角度分布を定める照明モードが提供され、光学要素内に誘起される熱分布が、物体構造のレイアウト、特に、照明モードから決定される。この熱分布の決定は、例えば、本発明の第1の態様に関して説明した方法に従って投影対物系に入射する電磁放射線の角度分布を計算することによって行うことができる。投影対物系に入射する放射線の角度分布から、関連光学要素のそれぞれの光学面における強度分布を計算することができる。これらの強度分布から、それぞれの誘起熱分布を決定することができる。 According to yet another embodiment of the present invention, the layout of the object structure on the mask is provided, in particular an illumination mode which defines the angular distribution of the radiation illuminating the mask during the imaging process, and the heat distribution induced in the optical element Are determined from the layout of the object structure, in particular the illumination mode. The determination of this heat distribution can be performed, for example, by calculating the angular distribution of the electromagnetic radiation incident on the projection objective according to the method described in relation to the first aspect of the invention. From the angular distribution of the radiation incident on the projection objective, the intensity distribution at each optical surface of the relevant optical element can be calculated. From these intensity distributions, each induced heat distribution can be determined.
更に別の変形により、物体構造のレイアウトは、物体構造を物体構造の構造タイプとマスク上の物体構造の場所とに従って分類するのに使用され、光学要素内に誘起される熱分布は、物体構造の分類に基づいて計算される。 According to yet another variant, the layout of the object structure is used to classify the object structure according to the structure type of the object structure and the location of the object structure on the mask, the heat distribution induced in the optical element being the object structure Calculated based on the classification of
本発明の更に別の実施形態により、結像されるマスク上の物体構造のレイアウト、特に照明モードが与えられ、物体構造が、その構造タイプに従って分類され、物体構造のこの分類に基づいて、結像工程中の投影対物系の光学特性の変化が計算され、結像工程中に電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を少なくとも部分的に補償するために、光学特性の計算された変化に基づいて、投影露光ツールの結像挙動が調節される。この実施形態に対しては、本発明の第1の態様に関して上記に例示した。ここに言及した全ての実施形態及び変形は、本発明の第2の態様による方法及び制御装置に適用することができる。 According to a further embodiment of the invention, the layout of the object structure on the mask to be imaged, in particular the illumination mode, is provided, the object structure is classified according to its structure type, and based on this classification of the object structure Changes in the optical properties of the projection objective during the imaging process are calculated, and optical properties calculated to at least partially compensate for the changes in the optical properties of the projection objective caused by electromagnetic radiation during the imaging process. Based on the change, the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted. This embodiment is illustrated above with respect to the first aspect of the invention. All the embodiments and variants mentioned here can be applied to the method and control device according to the second aspect of the invention.
本発明の更に別の実施形態により、投影対物系の一部又は全ての光学要素に対してそれぞれの温度分布が計算され、計算された温度分布から導出されるそれぞれの光学要素の光学特性の変化に基づいて、投影露光ツールの結像挙動が調節される。 According to yet another embodiment of the present invention, the respective temperature distribution is calculated for some or all of the optical elements of the projection objective and the change in the optical properties of the respective optical element derived from the calculated temperature distribution , The imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted.
本発明の更に別の実施形態により、結像されるマスク上の物体構造のレイアウトが与えられ、与えられたレイアウトに関するリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が決定され、投影対物系の結像挙動が、電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を補正するために、少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が低減されるように調節され、投影対物系の結像挙動の調節は、リソグラフィ結像誤差の低減がリソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度で達成されるように実施される。変形により、結像工程に使用される照明モードが与えられ、この照明モードに基づいて、与えられたレイアウトに関するリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が決定される。この実施形態に対しては、本発明の第3の態様を参照して以下に更に例示する。ここに言及した全ての実施形態及び変形は、本発明の第2の態様による方法及び制御装置に適用することができる。 According to yet another embodiment of the present invention, a layout of an object structure on a mask to be imaged is provided, and at least one lithographic imaging error having an influence on the lithographic image for a given layout is determined, the projection The imaging behavior of the objective is adjusted in such a way that at least one lithographic imaging error is reduced in order to compensate for the changes in the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation, and the imaging behavior of the projection objective Adjustment is performed such that reduction of lithographic imaging errors is achieved with higher priority than smoothing of the overall wavefront deviation of the lithographic image. The deformation provides the illumination mode used in the imaging process, and based on this illumination mode, at least one lithographic imaging error that has an influence on the lithographic image for a given layout is determined. This embodiment is further illustrated below with reference to the third aspect of the present invention. All the embodiments and variants mentioned here can be applied to the method and control device according to the second aspect of the invention.
本発明の第3の態様により、マイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させる更に別の方法を提供する。投影露光ツールは、電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を含む。本発明の第3の態様による方法は、結像されるマスク上の物体構造のレイアウトを与え、与えられたレイアウトに関するリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差を決定する段階を含む。更に、本方法は、物体構造を像平面内に結像し、投影対物系の結像挙動が、電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を補正するために、少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が低減されるように調節され、投影対物系の結像挙動の調節が、リソグラフィ結像誤差の低減がリソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度で達成されるように実施される段階を含む。本発明の第3の態様による実施形態において、マスクは、結像工程中に、マスクを照明する電磁放射線の角度分布を定める特定の照明モードにある放射線を用いて照明され、少なくとも1つのリソグラフィ誤差は、照明設定を考慮して決定される。 According to a third aspect of the present invention, yet another method of operating a projection exposure tool for microlithography is provided. The projection exposure tool includes a projection objective that causes the electromagnetic radiation to change the optical properties of the projection objective during imaging in order to image the object structure on the mask into the image plane using the electromagnetic radiation . The method according to the third aspect of the invention provides the layout of an object structure on a mask to be imaged and determining at least one lithographic imaging error that has an influence on the lithographic image for a given layout. Including. Furthermore, the method images the object structure in the image plane, and the imaging behavior of the projection objective compensates for the change of the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation. Image errors are adjusted to be reduced so that adjustment of the imaging behavior of the projection objective is achieved with a higher priority than reduction of lithographic imaging errors over smoothing of the overall wavefront deviation of the lithographic image It includes the steps to be carried out. In an embodiment according to the third aspect of the invention, the mask is illuminated during the imaging step with radiation in a particular illumination mode which defines the angular distribution of the electromagnetic radiation illuminating the mask, and the at least one lithographic error Is determined in consideration of the light setting.
更に、本発明の第3の態様により、マイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させるための更に別の制御装置を提供する。投影露光ツールは、電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を含む。制御装置は、結像されるマスク上の物体構造のレイアウトを受け取るための入力デバイスと、与えられたレイアウトにおけるリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差を決定し、かつ電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が低減されように補正するための調節設定値を計算するように構成され、リソグラフィ結像誤差のこの低減が、リソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度で達成される処理デバイスとを含む。更に、制御装置は、計算された調節設定値に従って投影対物系の結像挙動を調節するように構成された調節デバイスを含む。本発明により、上述の制御装置を含む投影露光ツールが更に提供される。 Furthermore, according to a third aspect of the present invention, yet another control device is provided for operating the projection exposure tool for microlithography. The projection exposure tool includes a projection objective that causes the electromagnetic radiation to change the optical properties of the projection objective during imaging in order to image the object structure on the mask into the image plane using the electromagnetic radiation . The controller determines an input device for receiving the layout of the object structure on the mask to be imaged, at least one lithographic imaging error having an influence on the lithographic image in the given layout, and the electromagnetic radiation Configured to calculate adjustment settings to compensate for changes in the optical properties of the projection objective caused by the at least one lithographic imaging error to be reduced, this reduction of the lithographic imaging error being a lithographic image And a processing device achieved with higher priority than smoothing of the overall wavefront deviation. Furthermore, the control device comprises an adjustment device configured to adjust the imaging behavior of the projection objective according to the calculated adjustment settings. The invention further provides a projection exposure tool comprising the control device described above.
言い換えれば、本発明の第3の態様により、露光されるマスクのレイアウトが解析され、所定のリソグラフィ結像誤差によってリソグラフィ像の品質が劣化を受けるという点でマスクのリソグラフィ像に関する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が決定される。ここでのリソグラフィ結像誤差は、マスクのリソグラフィ像内で観察可能な誤差である。そのようなリソグラフィ結像誤差は、例えば、マスクレイアウトが、非点誤差による影響を受ける直交する向きを有する構造を含む場合は非点誤差とすることができる。この誤差の結果として、直交する向きを有する構造の平面は、この誤差によってシフトされる。リソグラフィ結像誤差の別の例は、像平面内でマスク構造の互いに対するシフトをもたらすコマ誤差である。リソグラフィ結像誤差は、特に、「最良焦点範囲」及び「オーバーレイ」のようなリソグラフィパラメータによって記述することができる。従って、リソグラフィ結像誤差は、例えば、干渉計による以外は測定することができない高次の波面収差、又は所定のマスクレイアウトの結像に影響を及ぼさない波面誤差との比較で定められる。 In other words, according to the third aspect of the present invention, the layout of the mask to be exposed is analyzed, and at least one lithographic image of the lithographic image of the mask in that the quality of the lithographic image is degraded by a predetermined lithographic imaging error. An image error is determined. The lithographic imaging error here is the error that can be observed in the lithographic image of the mask. Such lithographic imaging errors may be, for example, astigmatic errors if the mask layout includes structures having orthogonal orientations that are affected by astigmatic errors. As a result of this error, the planes of structures having orthogonal orientations are shifted by this error. Another example of a lithographic imaging error is a coma error that causes the mask structures to shift relative to one another in the image plane. Lithographic imaging errors can in particular be described by lithographic parameters such as "best focus range" and "overlay". Thus, lithographic imaging errors are determined, for example, by comparison with higher order wavefront aberrations that can not be measured except by interferometers, or wavefront errors that do not affect the imaging of a given mask layout.
本発明の第3の態様により、所定のマスクレイアウトにおいて決定される少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差を低減又は最小にするために投影対物系の結像挙動が調節される。この調節は、リソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度で達成される。従って、調節の結果は、全体波面偏位が、絶対偏位及び/又は偏位勾配に関して、決定されたリソグラフィ結像誤差の低減が所定の優先度のものではなかった場合に可能になる程には滑らかにはならないというものである場合がある。波面偏位は、調節がなかった場合のものよりも滑らかではなくなる可能性さえある。その結果、リソグラフィ像に対して影響を有する他のリソグラフィ結像誤差、特に、与えられたレイアウトに対しては殆ど影響を持たないリソグラフィ結像誤差も、結果的に拡大される場合がある。 According to a third aspect of the invention, the imaging behavior of the projection objective is adjusted to reduce or minimize at least one lithographic imaging error determined in a predetermined mask layout. This adjustment is achieved with a higher priority than the smoothing of the overall wavefront deviation of the lithographic image. Thus, the result of the adjustment is such that an overall wavefront deviation is possible, if the reduction of the lithographic imaging error determined with respect to the absolute deviation and / or the deviation gradient is not of a predetermined priority. May not be smooth. The wavefront deviation may even be less smooth than without adjustment. As a result, other lithographic imaging errors that have an impact on the lithographic image, particularly lithographic imaging errors that have little impact on a given layout, may also be magnified as a result.
従って、本発明の第3の態様により、放射線誘起効果に起因する投影対物系の結像挙動の補正に関して、意図的な優先度が設定される。このようにして、露光される所定のマスクのレイアウトにカスタマイズされたリソグラフィ像のスマートな最適化を提供する。このようにして、リソグラフィ像に対する放射線誘起変化の効果は、狭い範囲に保たれる。 Thus, according to a third aspect of the present invention, an intentional priority is set for the correction of the imaging behavior of the projection objective due to radiation induced effects. In this way, smart optimization of the lithographic image customized to the predetermined mask layout to be exposed is provided. In this way, the effects of radiation-induced changes on the lithographic image are kept narrow.
本発明の更に別の実施形態により、少なくとも1つの結像誤差は、与えられたレイアウトにおけるリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つの他の結像誤差が、調節の結果として拡大されることに関わらず、選択的に低減される。更に別の変形により、低減される結像誤差は、与えられたレイアウトにおけるリソグラフィ像に対して、調節の結果として拡大されるリソグラフィ結像誤差よりも大きい影響を有する。 According to yet another embodiment of the present invention, at least one imaging error is magnified as a result of the adjustment, at least one other imaging error having an influence on the lithographic image in a given layout. Regardless, it is selectively reduced. With yet another variation, the reduced imaging error has a greater impact on the lithographic image in a given layout than the lithographic imaging error that is magnified as a result of the adjustment.
本発明の更に別の実施形態により、物体構造の与えられたレイアウトに関して、与えられたレイアウトにおけるリソグラフィ像に対して最も大きい影響を有するという点で最も関連のあるリソグラフィ結像誤差を含むリソグラフィ結像誤差サブグループが決定され、電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を補正するために、リソグラフィ結像誤差サブグループの少なくとも1つの結像誤差が、サブグループ内に含まれない結像誤差が調節の結果として拡大されることに関わらず選択的に低減されるように投影対物系の結像挙動が調節される。この関連におけるサブグループの少なくとも1つの結像誤差の選択的な調節は、特に、サブグループ内に含まれない少なくとも別の結像誤差が調節されないままに残ることを意味する。 According to yet another embodiment of the present invention, lithographic imaging including the most relevant lithographic imaging errors in that they have the largest impact on the lithographic image in a given layout, for a given layout of object structures At least one imaging error of the lithographic imaging error subgroup is not included in the subgroup in order to determine the error subgroup and to compensate for changes in the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation The imaging behavior of the projection objective is adjusted in such a way that errors are selectively reduced regardless of the magnification as a result of the adjustment. Selective adjustment of the imaging error of at least one of the subgroups in this context means, in particular, that at least one other imaging error not included in the subgroups remains unadjusted.
本発明の更に別の実施形態により、投影対物系の結像挙動は、得られる結像誤差の低減の範囲が、物体構造の像が結像誤差によって影響を受けるという点で結像誤差が関連性を有するこれらの物体構造のピッチとは基本的に独立であるように調節される。 According to a further embodiment of the invention, the imaging behavior of the projection objective is related to the imaging error in that the extent of the reduction of the imaging error obtained is affected by the imaging error of the object structure. It is adjusted to be essentially independent of the pitch of these object structures that have gender.
本発明の更に別の実施形態により、低減される結像誤差は、直交する向きを有する物体構造を異なる平均焦点面内に集束させる。そのような結像誤差を非点収差又はH−V焦点差とも呼ぶ。 According to yet another embodiment of the present invention, the reduced imaging error causes object structures having orthogonal orientations to be focused in different mean focal planes. Such imaging errors are also referred to as astigmatism or H-V focus differences.
本発明の更に別の実施形態により、投影対物系の結像挙動は、得られる直交する向きを有する物体構造の平均焦点面の間の距離が最小にされるように、リソグラフィ像の波面偏位におけるゼルニケ多項式Z5及び/又はZ6の係数を調節することによって調節される。特に、ゼルニケ多項式Z5(及び/又はZ6)の係数は、いくつかのピッチに関する水平構造と垂直構造との間(及び/又は45°回転構造と135°回転構造の間)の平均焦点差が最小にされるように調節される。代替的又は追加的に、ゼルニケ多項式Z17の係数を調節することができる。このようにして、H−V(及び/又は45°−135°)焦点差を構造のピッチとは基本的に独立して操作することができる。構造のピッチは、当業者に一般に知られているように、構造の特徴的周期性である。 According to yet another embodiment of the present invention, the imaging behavior of the projection objective is such that the wavefront deviation of the lithographic image is such that the distance between the mean focal planes of the object structures with orthogonal orientation obtained is minimized. Are adjusted by adjusting the coefficients of the Zernike polynomials Z5 and / or Z6 in. In particular, the coefficients of the Zernike polynomial Z5 (and / or Z6) have a minimum average focus difference between horizontal and vertical structures (and / or between 45 ° rotation and 135 ° rotation) for some pitches Adjusted to be turned on. Alternatively or additionally, the coefficients of the Zernike polynomial Z17 can be adjusted. In this way, the H-V (and / or 45 ° -135 °) focus difference can be manipulated essentially independently of the structure's pitch. The pitch of the structure is a characteristic periodicity of the structure, as is generally known to the person skilled in the art.
本発明の更に別の実施形態により、低減される結像誤差は、投影対物系の線形倍率誤差及び/又は3次の歪曲誤差を含む。 According to yet another embodiment of the invention, the imaging errors reduced include linear magnification errors and / or third order distortion errors of the projection objective.
本発明の更に別の実施形態により、低減される結像誤差は、直交する向きを有する物体構造の像を像平面内で異なってシフトさせる。このシフトは、異なる方向のシフト及び/又は同じ方向の異なる程度のシフトを意味することができる。 According to yet another embodiment of the invention, the imaging errors reduced shift the image of the object structure with orthogonal orientation differently in the image plane. This shift can mean a shift in different directions and / or a different degree of shift in the same direction.
本発明の更に別の実施形態により、投影対物系の結像挙動は、構造のピッチ平均倍率、3次の歪曲、及び/又は一定の横方向シフトが最小にされるように、リソグラフィ像の波面偏位におけるゼルニケ多項式Z2及び/又はZ3の係数を調節することによって調節される。このようにして、像平面内のパターンシフトを構造のピッチとは基本的に独立して操作することができる。 According to yet another embodiment of the invention, the imaging behavior of the projection objective is such that the pitch average magnification of the structure, the third order distortion and / or the constant lateral shift of the structure is minimized, the wavefront of the lithographic image It is adjusted by adjusting the coefficients of the Zernike polynomials Z2 and / or Z3 at the offset. In this way, pattern shifts in the image plane can be manipulated essentially independently of the pitch of the structure.
本発明の更に別の実施形態により、物体構造が、その構造タイプに従って分類され、物体構造のこの分類に基づいて、結像工程中の投影対物系の光学特性の変化が計算され、結像工程中に電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を少なくとも部分的に補償するために、光学特性の計算された変化に基づいて、投影露光ツールの結像挙動が調節される。この実施形態に対しては、本発明の第1の態様に関して上記に例示した。ここに言及した全ての実施形態及び変形は、本発明の第3の態様による方法及び制御装置に適用することができる。 According to yet another embodiment of the invention, the object structure is classified according to its structure type, and based on this classification of the object structure, changes in the optical properties of the projection objective during the imaging step are calculated, the imaging step The imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted on the basis of the calculated change of the optical properties in order to at least partially compensate for the change of the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation. This embodiment is illustrated above with respect to the first aspect of the invention. All the embodiments and variants mentioned here can be applied to the method and control device according to the third aspect of the invention.
本発明の更に別の実施形態により、電磁放射線は、結像工程中に、投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の光学特性の変化を引き起こす。この実施形態により、単一光学要素の温度分布関数が与えられ、温度分布関数は、光学要素によって吸収される流入熱分布の解析関数であり、かつ光学要素の熱固有モードを含み、結像工程中に電磁放射線によって光学要素内に誘起される熱分布が決定され、光学要素内に生じる温度分布が、決定された誘起熱分布から温度分布関数を用いて計算され、物体構造が像平面内に結像され、計算された温度分布から導出された光学要素の光学特性の変化に基づいて、投影露光ツールの結像挙動が調節される。この実施形態に対しては、本発明の第2の態様に関して更に以下に例示する。ここに言及した全ての実施形態及び変形は、本発明の第3の態様による方法及び制御装置に適用することができる。 According to yet another embodiment of the invention, the electromagnetic radiation causes a change in the optical properties of at least one single optical element of the projection objective during the imaging process. According to this embodiment, a temperature distribution function of a single optical element is provided, the temperature distribution function being an analytical function of the inflow heat distribution absorbed by the optical element, and including the thermal eigenmode of the optical element, the imaging process The heat distribution induced in the optical element by the electromagnetic radiation is determined during which the temperature distribution occurring in the optical element is calculated from the determined induced heat distribution using the temperature distribution function and the object structure is in the image plane The imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted on the basis of the changes in the optical properties of the optical element derived from the imaged and calculated temperature distribution. This embodiment is further exemplified below with respect to the second aspect of the present invention. All the embodiments and variants mentioned here can be applied to the method and control device according to the third aspect of the invention.
上記に詳述した本発明の態様のうちのいずれか1つによる方法に関して上記に特定された特徴は、本発明による制御装置及び投影露光ツールに対応して移し替えることができる。この移し替えによってもたらされる本発明による制御装置及び投影露光ツールの有利な実施形態は、本発明の開示によってカバーされるべきである。 The features identified above with respect to the method according to any one of the aspects of the invention detailed above may be transferred corresponding to the control device and the projection exposure tool according to the invention. The advantageous embodiments of the control device and the projection exposure tool according to the invention resulting from this transfer are to be covered by the disclosure of the invention.
本発明の上述した並びに他の有利な特徴は、以下の模式的な図面への参照を有する以下に続く本発明の例示的な実施形態の詳細説明から明らかになるであろう。 The above as well as other advantageous features of the present invention will be apparent from the following detailed description of exemplary embodiments of the invention with reference to the following schematic drawings.
以下に説明する本発明の実施形態において、機能及び構造において類似の構成要素を可能な限り同じか又は類似の参照番号で表している。従って、特定の実施形態の個々の構成要素の特徴を理解するには、他の実施形態の説明又は本発明の概要を参照されたい。 In the embodiments of the invention described below, similar components in function and structure are denoted as much as possible by the same or similar reference numerals. Accordingly, to understand the features of the individual components of a particular embodiment, please refer to the description of other embodiments or the summary of the invention.
図1は、マイクロリソグラフィのための投影露光ツール10の非常に簡単なブロック図を示している。投影露光ツール10は、例えば、248nm又は193nmを含むUV領域内の波長、又は極紫外波長領域(EUV)内の特に100nmよりも小さい、例えば、13.4nmの波長を有する電磁放射線13を生成する放射線源12を含む。この例示的な実施形態において、放射線源12を以下に説明する投影露光ツールの構成要素によって定められる光軸14上に示している。 FIG. 1 shows a very simple block diagram of a projection exposure tool 10 for microlithography. The projection exposure tool 10 generates electromagnetic radiation 13 having a wavelength in the UV range, for example 248 nm or 193 nm, or in particular in the extreme ultraviolet wavelength range (EUV), smaller than 100 nm, for example 13.4 nm A radiation source 12 is included. In this exemplary embodiment, the radiation source 12 is shown on an optical axis 14 defined by the components of the projection exposure tool described below.
放射線源12によって生成された放射線は、例えば、レンズ及び/又はミラーの形態にある複数の光学要素18を有する照明系16にもたらされ、これらの光学要素18のうちの1つのみを象徴的に示している。照明系16は、ビーム経路内で照明系16の後に配置されたマスク20を照明するように機能し、このマスク20をレチクルとも呼び、マスク20は、物体平面22内に置かれる。照明系16は、特に、マスク20を照射する放射線13の照明モードと呼ぶ角度分布を使用されるマスク20に適応させることができるように構成することができる。 The radiation generated by the radiation source 12 is provided to an illumination system 16 having a plurality of optical elements 18, for example in the form of lenses and / or mirrors, which symbolizes only one of these optical elements 18 Is shown. The illumination system 16 functions to illuminate a mask 20 located after the illumination system 16 in the beam path, also called a reticle, which is placed in the object plane 22. The illumination system 16 can in particular be configured in such a way that an angular distribution, referred to as the illumination mode of the radiation 13 illuminating the mask 20, can be adapted to the mask 20 used.
マスク20は、ウェーハの形態にある基板24上に結像される物体構造を保持する。この結像目的で、マスク20上の物体構造は、マスク20の後に配置された投影対物系26を用いて、投影対物系26に続く像平面28内に投影される。照明系16と同様に、投影対物系26も、例えば、レンズ又はミラーの形態にある複数の光学要素30を含み、これらの光学要素30のうちの1つのみを象徴的に示している。光学要素18及び/又は30がレンズとして構成される場合には、これらの光学要素を例えば石英ガラス(溶融シリカ)又はフッ化カルシウムで構成することができる。 The mask 20 holds an object structure to be imaged on a substrate 24 in the form of a wafer. For this imaging purpose, the object structure on the mask 20 is projected into the image plane 28 following the projection objective 26 using a projection objective 26 arranged behind the mask 20. Similar to the illumination system 16, the projection objective 26 also comprises a plurality of optical elements 30, for example in the form of lenses or mirrors, symbolically showing only one of these optical elements 30. If the optical elements 18 and / or 30 are configured as lenses, these optical elements can, for example, be composed of quartz glass (fused silica) or calcium fluoride.
基板24は、投影対物系26の像平面28に配置され、投影露光ツール10を用いて露光される感光層を含む。それによってマスク20上の物体構造は、結像工程において基板24上に転写される。基板24の露光の後に、基板24は、露光によって感光層内に作成された構造に基づいて処理を受ける。その後に、更に別の露光及びそれに基づく更に別の処理を続けることができる。この手順は、基板24が全ての望ましい構造を有するのに必要な回数だけ繰り返される。 The substrate 24 is arranged at the image plane 28 of the projection objective 26 and comprises a photosensitive layer which is exposed using the projection exposure tool 10. The object structure on the mask 20 is thereby transferred onto the substrate 24 in the imaging process. After exposure of the substrate 24, the substrate 24 is processed based on the structures created in the photosensitive layer by exposure. Thereafter, further exposures and further processing based thereon can be continued. This procedure is repeated as many times as necessary for the substrate 24 to have all the desired structures.
短い露光時間を得るために、露光において非常に高い強度の放射線が使用される。それによって投影対物系26の光学要素30が、放射線による非常に強い照射を受けるという結果がもたらされる。更に、重大なことに、光学要素30の少なくとも一部における放射線露光は、これらの光学要素の使用可能面にわたって均一に分散されず、時に使用可能面よりもかなり小さい部分領域内に集中する。従って、非常に高い強度が局所的に発生することができ、それによって光学要素30の特性において放射線誘起変化がもたらされる場合がある。既に上記に詳述したように、例えば、光学要素、例えば、レンズ又はミラー内に吸収される放射線は、光学要素内に局所的な温度変化の効果を有することができ、それによって光学要素内に局所的な屈折率及び面の変化がもたらされる場合がある。この効果は可逆性の短期の効果であり、「レンズ加熱」として公知である。更に、放射線は、「寿命効果」として公知の不可逆的な長期の効果をレンズ内にもたらされる場合がある。そのような効果は、レンズのコンパクション(密度増大)又はレアファクション(密度低下)を含む。 In order to obtain short exposure times, radiation of very high intensity is used in the exposure. The result is that the optical element 30 of the projection objective 26 is very strongly irradiated by radiation. Furthermore, importantly, the radiation exposure on at least a part of the optical element 30 is not evenly distributed over the usable surfaces of these optical elements and sometimes concentrates in a partial area considerably smaller than the usable surface. Thus, very high intensities can be generated locally, which may lead to radiation induced changes in the properties of the optical element 30. As already detailed above, for example, radiation absorbed in an optical element, for example a lens or a mirror, can have the effect of a local temperature change in the optical element, whereby in the optical element Local refractive index and surface changes may result. This effect is a reversible short-term effect and is known as "lens heating". Furthermore, radiation may be brought into the lens in an irreversible long-term effect known as "lifetime effect". Such effects include lens compaction (density increase) or rarefaction (density decrease).
説明した光学要素30の光学特性における放射線誘起変化、及び場合によって他の変化は、不均一な強度、変動する偏光状態、収差などをもたらす場合がある。 Radiation-induced changes in the optical properties of the described optical element 30, and possibly other changes, may result in non-uniform intensities, fluctuating polarization states, aberrations, etc.
長い照射時間による光学要素30の光学特性における放射線誘起変化は、投影対物系26がもはや所定の仕様を満たさず、従って、投影露光ツール10が、定められた目的に対してもはや使用可能ではないという結果をもたらす場合がある。投影露光ツール10のどのような使用状態の下で、仕様からの許容不能なずれが発生することになるかは、結像工程中の単一光学要素30内の放射線の分布に大幅に依存することになる。 Radiation-induced changes in the optical properties of the optical element 30 with a long exposure time means that the projection objective 26 no longer meets the predetermined specifications and thus the projection exposure tool 10 is no longer usable for the defined purpose It may bring results. Under what use of the projection exposure tool 10, unacceptable deviations from the specifications will occur to a large extent depending on the distribution of radiation within the single optical element 30 during the imaging process. It will be.
光学要素30内の放射線の分布は、投影対物系26に入射する放射線13bの角度分布である、マスク20によって発生する放射線13bの回折角度分布から推定することができる。回折角度分布は、既に上述したように、照明系16によって使用される照明モードによって定められる、マスク20を照射する照明放射線13aの角度分布に依存する。照明設定とも呼ぶそのような照明モードの例は、二重極照明、輪帯照明、及び四重極照明等である。更に、放射線13bの回折角度分布は、マスク20のレイアウトに依存する。回折角度分布の厳密な計算は、最初にマスクレイアウトのフーリエ変換を計算し、次に、マスクレイアウトのフーリエ変換と、照明放射線13aの角度分布との畳み込みを計算することによって行うことができる。この計算には、それぞれのマスク20上に含まれる全ての物体構造を含めなければならない。従って、この計算には、一般的に多大な計算リソースが必要である。 The distribution of radiation in the optical element 30 can be estimated from the diffraction angle distribution of the radiation 13 b generated by the mask 20, which is the angular distribution of the radiation 13 b incident on the projection objective 26. The diffraction angle distribution depends, as already mentioned above, on the angular distribution of the illumination radiation 13a illuminating the mask 20, which is determined by the illumination mode used by the illumination system 16. Examples of such illumination modes, also referred to as illumination settings, are dipole illumination, annular illumination, quadrupole illumination etc. Furthermore, the diffraction angle distribution of the radiation 13 b depends on the layout of the mask 20. The exact calculation of the diffraction angle distribution can be done by first calculating the Fourier transform of the mask layout and then calculating the convolution of the Fourier transform of the mask layout with the angular distribution of the illuminating radiation 13a. This calculation must include all object structures contained on each mask 20. Therefore, this calculation generally requires a great deal of computational resources.
放射線13bの回折角度分布をより少ない計算リソースのみを用いて、より短い時間で計算することを可能にするために、本発明により、最初に、マスク20上に含まれる物体構造の分類が実施される。図2に、マスク20上に書き込まれたフルチップレイアウトの例の形態に示すように、マスク20上の物体構造のレイアウトが解析され、物体構造は、これらの構造タイプに従って分類される。それによってマスク区域は、いくつかのタイプの領域、例えば、密に配列された物体構造を含むいわゆるセル区域32と、セル区域32内の構造の配列密度と比較して疎に配列された物体構造を含むいわゆる周辺部34とに分割される。構造の分類基準は、例えば、物体構造の向き及び形状タイプを更に含むことができる。更に、分類された領域の相対的な面積又はサイズが決定される。図2に示す例では、各々がフルチップ31の面積のうちの30%を覆う2つのセル区域が存在し、一方、残りの40%の区域が周辺部34によって覆われる。従って、「セル区域」タイプの物体構造に60%の面積が割り当てられ、「周辺部」タイプの物体構造に40%の面積が割り当てられる。 In order to be able to calculate the diffraction angle distribution of the radiation 13b in a shorter time, using only less computational resources, according to the invention, first the classification of the object structures contained on the mask 20 is carried out Ru. As shown in FIG. 2 in the form of an example of a full chip layout written on the mask 20, the layout of the object structures on the mask 20 is analyzed and the object structures are classified according to these structure types. The mask area is thereby arranged with several types of areas, for example a so-called cell area 32 containing densely arranged object structures, and a sparsely arranged object structure as compared to the arrangement density of the structures within the cell area 32 And so-called peripheral portion 34 including the The classification criteria of the structure can further include, for example, the orientation and shape type of the object structure. In addition, the relative area or size of the classified area is determined. In the example shown in FIG. 2, there are two cell areas, each covering 30% of the area of the full chip 31, while the remaining 40% area is covered by the periphery. Thus, 60% of the area is assigned to the "cell area" type of object structure and 40% of the "peripheral" type of object structure.
この分類は、図1に示す制御装置40において行われる。制御装置40は、入力デバイス42と、処理デバイス44と、調節デバイス46とを含み、投影露光ツール10内に完全に統合することができる。代替的に、入力デバイス42及び処理デバイス44は、投影露光ツール10から分離することができる。入力デバイス42は、露光されるそれぞれのマスク20上の物体構造のレイアウトを受け取るように構成される。処理デバイス44は、上述の物体構造の分類を行う。 This classification is performed in the control device 40 shown in FIG. The controller 40 comprises an input device 42, a processing device 44 and an adjustment device 46, which can be fully integrated in the projection exposure tool 10. Alternatively, the input device 42 and the processing device 44 can be separate from the projection exposure tool 10. The input devices 42 are configured to receive the layout of the object structure on each mask 20 to be exposed. The processing device 44 performs the classification of the object structure described above.
その後に、処理デバイス44は、物体構造の分類に基づいて投影対物系26の光学特性の変化を計算する。上述の変化の厳密な計算と比較すると、この計算はあまり正確ではなく、従って、近似と呼ぶことができる。上述の目的で、放射線13bの回折角度分布が、分類において決定された各個別の物体構造タイプに対して計算される。この計算は、フルマスクレイアウトから回折角度分布を計算する段階に関して上述した手法と同じく行われる。本発明により、最初に、それぞれの物体構造のレイアウトのフーリエ変換が計算され、次に、物体構造のフーリエ変換と、照明放射線13aの角度分布との畳み込みが計算される。結果は、分類において決定された物体構造タイプの各々に関する仮想有効瞳である。 Thereafter, the processing device 44 calculates changes in the optical properties of the projection objective 26 based on the classification of the object structure. Compared to the exact calculation of the change described above, this calculation is less accurate and can therefore be called an approximation. For the purpose described above, the diffraction angle distribution of the radiation 13b is calculated for each individual object structure type determined in the classification. This calculation is performed in the same manner as described above in the step of calculating the diffraction angle distribution from the full mask layout. According to the invention, firstly the Fourier transform of the layout of the respective object structure is calculated and then the convolution of the Fourier transform of the object structure with the angular distribution of the illuminating radiation 13a is calculated. The result is a virtual effective pupil for each of the object structure types determined in the classification.
図3は、図2の物体構造タイプに対して計算された放射線13bの回折角度分布の例である。図3の左上のグラフは、二重極照明モードで照明されている密に配列された「セル区域」タイプの物体構造に対して計算された回折角度分布を示している。図3の右上のグラフは、疎に配列された「周辺部」タイプの物体構造に対して計算された回折角度分布を示している。「周辺部」タイプの物体構造は、空きフレームとも呼ぶ、構造を全く含まない領域によって模擬したものである。従って、右のグラフには、二重極照明の角度分布のみを示している。 FIG. 3 is an example of the diffraction angle distribution of radiation 13b calculated for the object structure type of FIG. The upper left graph of FIG. 3 shows the calculated diffraction angle distribution for a densely arranged "cell area" type object structure illuminated in a dipole illumination mode. The upper right graph of FIG. 3 shows the calculated diffraction angle distribution for a sparsely arranged "peripheral" type object structure. Object structures of the "peripheral" type are simulated by areas that do not contain any structures, also called empty frames. Therefore, only the angular distribution of dipole illumination is shown in the graph on the right.
次に、放射線13bの全体角度分布近似が、分類された個別の物体構造タイプに関する角度分布の重み付きの和から計算される。それによって個々の角度分布が、それぞれの構造タイプによって覆われるマスク区域の決定された相対サイズ及びこれらの区域の透過率によってそれぞれ重み付けされる。図2及び図3に示す例では、セル区域32に関する仮想角度分布又は仮想瞳は60%だけ重み付けされており、周辺部34に関する仮想角度分布又は仮想瞳は40%だけ重み付けされている。図3の下のグラフに例示的に示す重み付きの和は、マスク20上のフルチップ31の角度分布又は瞳の近似である。一般的に1つのマスク20は、いくつかの同一のチップ31を含む。この場合、フルチップ31の決定された瞳は、全体のマスク31の瞳に対応する。 Next, a global angular distribution approximation of the radiation 13b is calculated from the weighted sum of angular distributions for the classified individual object structure types. The individual angular distributions are thereby respectively weighted by the determined relative sizes of the mask areas covered by the respective structure type and the transmission of these areas. In the example shown in FIGS. 2 and 3, the virtual angular distribution or virtual pupils for the cell area 32 are weighted by 60% and the virtual angular distribution or virtual pupils for the periphery 34 are weighted by 40%. The weighted sum shown by way of example in the lower graph of FIG. 3 is an approximation of the angular distribution or pupil of the full tip 31 on the mask 20. In general, one mask 20 includes several identical chips 31. In this case, the determined pupil of the full tip 31 corresponds to the pupil of the entire mask 31.
次に、処理デバイス44は、結像工程中にもたらされる投影対物系26の光学特性の変化を投影対物系26に入射する放射線13bの決定された全体角度分布から計算する。この計算は、投影対物系26の単一光学要素30内に誘起される熱分布を放射線13bの決定された全体角度分布から計算することによって行うことができる。そのために、単一光学要素30のそれぞれの面上、及び容積域内の放射線13bの分散が決定され、レンズの形態にあるとすることができる光学要素30内で放射線13bから生成される熱の伝達が計算され、それぞれの光学要素内の時間的に分解された熱分布が得られる。本発明による熱伝達の方法の例を以下に詳細に示している。 The processing device 44 then calculates the change in the optical properties of the projection objective 26 brought about during the imaging process from the determined overall angular distribution of the radiation 13 b incident on the projection objective 26. This calculation can be performed by calculating the heat distribution induced in the single optical element 30 of the projection objective 26 from the determined overall angular distribution of the radiation 13b. To that end, the distribution of the radiation 13b on each surface of the single optical element 30 and in the volume zone is determined and transfer of the heat generated from the radiation 13b in the optical element 30 which may be in the form of a lens Is calculated to obtain a temporally resolved heat distribution within each optical element. An example of the method of heat transfer according to the invention is shown in detail below.
計算された光学要素30の時間分解の熱分布から、それぞれの光学要素30の光学特性の変化、例えば、屈折率変化及び面変形が決定される。光学要素30の光学特性におけるこの変化から、処理デバイス46は、光学特性におけるこの変化を補償するのに必要な投影露光ツール10に対する調節を計算し、そのような調節を行うように調節デバイス46を制御する。投影露光ツール10に対する調節は、光学特性が変化した光学要素30又は他の光学要素30に対して加えることができる。これらの調節により、特に投影対物系26の結像挙動が調節される。代替的又は追加的に、例えば、照明系16の光学要素18を操作することにより、全体的な投影露光ツール10の結像挙動を調節することを有利とすることができる。一般的にこの調節は、異なるタイプのものとすることができるマニピュレータを用いて実施される。以下に続く本文の様々な箇所において、いくつかのマニピュレータに言及する。 From the calculated time-resolved thermal distribution of the optical elements 30, changes in the optical properties of the respective optical elements 30, for example, refractive index changes and surface deformations, are determined. From this change in the optical properties of the optical element 30, the processing device 46 calculates the adjustments to the projection exposure tool 10 necessary to compensate for this change in optical properties, and the adjustment device 46 to make such adjustments. Control. Adjustments to the projection exposure tool 10 can be applied to the optical element 30 or other optical elements 30 whose optical properties have changed. These adjustments in particular adjust the imaging behavior of the projection objective 26. Alternatively or additionally, it may be advantageous to adjust the imaging behavior of the overall projection exposure tool 10, for example by manipulating the optical elements 18 of the illumination system 16. In general, this adjustment is performed using manipulators which can be of different types. In various places in the text that follows, reference is made to several manipulators.
図10及び図11は、本発明による投影露光ツールを作動させる方法の実施形態を示す流れ図を含む。本方法は、段階番号への明示的な参照なしに、上記に詳細に説明した段階S1からS11を含む。本発明による方法の他の実施形態は、本発明の説明において開示する段階S1からS11のうちの一部のみを含む。 10 and 11 contain a flow chart illustrating an embodiment of a method of operating a projection exposure tool according to the present invention. The method comprises the steps S1 to S11 described in detail above without explicit reference to the step numbers. Another embodiment of the method according to the invention comprises only some of the steps S1 to S11 disclosed in the description of the invention.
本発明の一実施形態により、光学要素30の光学特性の変化を補償するのに必要な光学要素30に対する調節の計算は、最初に、計算された光学特性の変化からもたらされる像平面28内の波面偏位を計算することによって実施される。この波面偏位から、この計算された波面偏位を補償するのに必要な調節が計算される。1つの変形では、調節の目標は、可能な限り滑らかな波面を得ることとすることができる。更に、以下に詳細に例示する別の変形では、あるリソグラフィ結像誤差の低減を優先することができる。 According to one embodiment of the present invention, the calculation of the adjustments to the optical element 30 necessary to compensate for the change in the optical properties of the optical element 30 is initially performed in the image plane 28 resulting from the change in the calculated optical properties. It is implemented by calculating the wavefront deviation. From this wavefront deviation, the adjustments necessary to compensate for this calculated wavefront deviation are calculated. In one variation, the goal of adjustment can be to obtain a wavefront that is as smooth as possible. Furthermore, in another variation, exemplified in detail below, certain reductions in lithographic imaging errors can be prioritized.
図1の調節デバイス46は、それぞれの光学要素30に配置されたマニピュレータを含む。例示のために、図2の調節デバイス46を光軸14に沿って光学要素を移動するための移動マニピュレータとして示している。光軸14に関して光学要素を回転させるか、又は特にミラーの形態にある光学要素20を変形するように追加的又は代替的なマニピュレータを構成することができる。代替的又は追加的に、露光ツールの他のパラメータ、照明系内の類似の光学要素を結像挙動を適宜調節するために操作することができる。適切なマニピュレータの例が、例えば、US 2004/0155915 A1に示されており、この文献は、引用によって本明細書に含まれている。下記では、他の例についても述べられる。 The adjustment device 46 of FIG. 1 comprises a manipulator arranged on each optical element 30. For purposes of illustration, the adjustment device 46 of FIG. 2 is shown as a mobile manipulator for moving the optical element along the optical axis 14. An additional or alternative manipulator can be configured to rotate the optical element about the optical axis 14 or to deform the optical element 20, in particular in the form of a mirror. Alternatively or additionally, other parameters of the exposure tool, similar optical elements in the illumination system can be manipulated to adjust the imaging behavior accordingly. Examples of suitable manipulators are shown, for example, in US 2004/0155915 A1, which is hereby incorporated by reference. In the following, other examples are also mentioned.
例えば、投影対物系26の単一光学要素30を操作することによる投影露光ツール10の結像挙動の調節は、基板24の露光の前に行うことができる。代替的に、この調節は、入射する放射線に起因して露光工程において発生する誤差を絶えず補正することにより、結像工程中に動的に行うことができる。 For example, the adjustment of the imaging behavior of the projection exposure tool 10 by manipulating a single optical element 30 of the projection objective 26 can take place before the exposure of the substrate 24. Alternatively, this adjustment can be made dynamically during the imaging process by continually correcting the errors that occur in the exposure process due to the incident radiation.
上述したように、投影露光ツールの結像挙動の調節は、例えば、投影対物系26内の適切なレンズ要素の位置又は形状のアクチュエータを用いた操作によって行うことができる。投影対物系26の設計に基づいて、全てのレンズ要素のうちのサブグループのみ、又は更に時に1つのレンズ要素のみを操作することにより、投影対物系26全体の波面偏位を補正することを可能にすることができる。いくつかの設計では、投影対物系26の瞳平面内又はその近くにあるレンズ要素とすることができるいわゆる等価レンズ要素によって波面偏位を近似的に補正することができる。 As mentioned above, the adjustment of the imaging behavior of the projection exposure tool can be performed, for example, by manipulation of the position or shape of the appropriate lens element in the projection objective 26 using an actuator. Based on the design of the projection objective 26, it is possible to correct the wavefront deviation of the entire projection objective 26 by manipulating only a sub-group of all the lens elements or even only one at a time. Can be In some designs, wavefront deviation may be approximately corrected by so-called equivalent lens elements, which may be lens elements that are in or near the pupil plane of the projection objective 26.
以下では、投影対物系26のレンズ要素の形態にある単一光学要素30内の熱伝達を計算するための本発明による方法の実施形態を詳細に例示する。この計算は、レンズ要素内に誘起される熱分布から生じるレンズ要素内の温度分布を計算することによって行われる。上述したように、レンズ要素内に誘起される熱分布は、投影対物系26に入射する放射線13bの角度分布から導出される。本発明のこの実施形態による方法は、有限要素法(FEM)の使用なしに、レンズ加熱の計算を可能にする。FEMの使用と比較すると、この実施形態による方法は、レンズ加熱効果をより高速に計算することを可能にする。 In the following, an embodiment of the method according to the invention for calculating the heat transfer in a single optical element 30 in the form of a lens element of the projection objective 26 is illustrated in detail. This calculation is performed by calculating the temperature distribution in the lens element resulting from the heat distribution induced in the lens element. As mentioned above, the heat distribution induced in the lens element is derived from the angular distribution of the radiation 13 b incident on the projection objective 26. The method according to this embodiment of the invention allows calculation of lens heating without the use of a finite element method (FEM). Compared to the use of FEM, the method according to this embodiment makes it possible to calculate lens heating effects faster.
石英、フッ化カルシウム、又は他のガラスに基づくレンズ要素内のレンズ加熱のモデル化では、所定の境界状態を用いて熱方程式が解かれる。レンズ内部の加熱プロセスは、例えば、ガラスで作成されたレンズのバルク材料及びその上に付加されたコーティング内に電磁放射線を吸収する結果である。 In modeling lens heating in lens elements based on quartz, calcium fluoride, or other glasses, the heat equation is solved using predetermined boundary conditions. The heating process inside the lens is, for example, the result of absorbing electromagnetic radiation in the bulk material of the lens made of glass and the coating applied thereon.
以下では、本発明による投影対物系のレンズの形態にある光学要素30内の熱輸送を計算するためのモデルを図4に示すレンズ要素50を参照して例示する。レンズ要素50をz座標軸がレンズ要素50の光軸52に対応する円柱座標系を用いて説明する。座標ρは、z軸からの距離を指し、φは、角座標又は方位角を指す。本発明による以下のモデルでは、環境内の対流又は気流を考慮しない。更に、レンズ内部におけるz依存性を考慮しない。これは、レンズ加熱のフットプリントが、レンズの一方の側から他方の側に大幅には変化しないことを結果が示すことで正当化される。 In the following, a model for calculating the heat transport in the optical element 30 in the form of a lens of a projection objective according to the invention is illustrated with reference to the lens element 50 shown in FIG. The lens element 50 will be described using a cylindrical coordinate system in which the z coordinate axis corresponds to the optical axis 52 of the lens element 50. The coordinate ρ refers to the distance from the z-axis and φ refers to the angular coordinate or azimuthal angle. The following models according to the invention do not consider convection or airflow in the environment. Furthermore, the z-dependence inside the lens is not taken into account. This is justified by the result showing that the lens heating footprint does not change significantly from one side of the lens to the other.
このモデルは、光学要素の固有モードを含む温度分布解析関数を用いた誘起熱分布から生じるレンズ要素50内の温度分布の計算を可能にする。 This model allows calculation of the temperature distribution in the lens element 50 resulting from the induced heat distribution using a temperature distribution analysis function that includes the eigenmodes of the optical element.
最初の部分では、数値的に解くべき形態にあるレンズ要素50の熱方程式をもたらす本発明のモデル化の解析部分を示している。 The first part shows the analysis part of the modeling of the invention which leads to the heat equation of the lens element 50 in the form to be solved numerically.
式(1)は、本出願では誘起熱分布又は入射熱分布とも呼ぶ熱源W(t,ρ,φ)に関する時間依存の熱方程式である。
ここで、θは温度であり、tは時間である。パラメータσは次式のように定められる。
ここでλは熱伝導率であり、ρ’は密度であり、crは、レンズ要素50のバルク材料の比熱容量である。既に上述したように、温度θは、zに依存しないと見なされる。
Equation (1) is a time-dependent thermal equation for the heat source W (t, ,, φ), also referred to herein as induced heat distribution or incident heat distribution.
Here, θ is temperature and t is time. The parameter σ is determined as follows.
Where λ is the thermal conductivity, ρ ′ is the density and cr is the specific heat capacity of the bulk material of the lens element 50. As already mentioned above, the temperature θ is considered to be independent of z.
この仮定を用いて、式(1)を次式のように書くことができる。
Using this assumption, equation (1) can be written as
式(4)が、解くべき微分方程式である。レンズ要素50の3次元幾何学構成を考慮することを可能にする数学的手法が選択される。熱は、レンズ要素内でレンズの装着部に向けて半径方向(ρ)にしか流れないと仮定することにより、レンズ面54を通る熱流は考慮されない。熱流は、放熱、従って、レンズ要素50の装着部の外側境界までの最短路を辿る。 Equation (4) is the differential equation to be solved. A mathematical approach is selected which allows to consider the three-dimensional geometry of the lens element 50. By assuming that heat flows only in the radial direction (ρ) towards the lens mount in the lens element, heat flow through the lens surface 54 is not taken into account. The heat flow follows the heat dissipation and thus the shortest path to the outer boundary of the mounting of the lens element 50.
図4を参照すると、熱伝導率λは、次式のようにレンズ半径ρの関数として表すことができる。
ここでλ0は、レンズ要素50の中心における熱伝導率であり、d0は中心厚である。
Referring to FIG. 4, the thermal conductivity λ can be expressed as a function of the lens radius ρ as follows:
Where λ 0 is the thermal conductivity at the center of the lens element 50 and d 0 is the center thickness.
熱方程式(4)は、時間と空間との分離によって解かれる。
The heat equation (4) is solved by the separation of time and space.
上述の仮定を用いて、W(t,ρ,φ)≡0である同次熱方程式を次式のように書くことができる。
ここで以下の項は一定であり、Γと呼ぶ。
ここでW(t,ρ,φ)≡0である同次熱方程式を2つの別個の微分方程式、すなわち、以下の時間依存の微分方程式(9)とρ及びφの微分方程式(10)とで書くことができることに注意されたい。
ここでΓ≡定数である。
Using the above assumptions, the homogeneous heat equation, W (t, ρ, φ), 0, can be written as
Here, the following terms are fixed and called Γ.
Here, the homogeneous heat equation where W (t, ≡, φ) 2 0 is expressed by two separate differential equations, ie, the following time-dependent differential equation (9) and the differential equations of (and φ (10) Please note that you can write.
Here is the constant.
この式(9)の解は公知であり、後に紹介する。式(10)は、以下の項によって更に分離することができる。
The solution of this equation (9) is known and will be introduced later. Equation (10) can be further separated by the following terms.
φの式(10)は、次式のように書くことができる。
ここでm2は一定であり、次式のように定められる。
Equation (10) of φ can be written as
Here, m 2 is constant and determined as the following equation.
式(12)は、以下の項によって解くことができる。
これは、(14)の2次微分を次式(15)のように書くことができ、式(12)を与えるからである。
Equation (12) can be solved by the following terms.
This is because the second derivative of (14) can be written as the following equation (15) to give equation (12).
従って、変数mは、解の方位角依存性を表している。 Thus, the variable m represents the azimuthal dependence of the solution.
ρの式(10)は、次式のように書くことができる。
又は、
ここで、
である。
Equation (10) of ρ can be written as the following equation.
Or
here,
It is.
以下では、この式を固有モードソルバを用いた数値的手法によって解く。 In the following, this equation is solved by a numerical method using an eigenmode solver.
式(16)は、半径方向離散化手法によって数値的に解くことができる。一様な関数と離散関数との間で区別を付けるために、離散関数はハット符号を有するように書かれる。
に対するN×Nの微分演算子Dが、次式の通りに定められる。
ここでNは、半径(ρ)方向の離散化点の個数であり、hは離散化距離である。
Equation (16) can be solved numerically by the radial discretization method. In order to distinguish between uniform functions and discrete functions, the discrete functions are written to have a hat sign.
The N × N differential operator D for is determined as
Here, N is the number of discretization points in the radius (ρ) direction, and h is the discretization distance.
以下の離散化手法が使用される。
The following discretization method is used.
離散化手法は、点「o」と「x」とにおいて2つの離散システムを含む。点「o」において温度θ及びその2次微分d2θ/d2ρが定められる。点「x」では1次微分dθ/dρが定められる。左側では、温度の1次導関数はゼロにならなければならない(ノイマン境界条件)ことに注意されたい。右側では、装着部の境界条件は、θ=0(ディリクレ境界条件)である放熱を表している。 The discretization approach involves two discrete systems at points "o" and "x". At the point "o", the temperature θ and its second derivative d 2 θ / d 2 ρ are determined. At the point "x", the first derivative dθ / d が is determined. Note that on the left side, the first derivative of the temperature must be zero (Neumann boundary condition). On the right side, the boundary condition of the mounting portion represents heat dissipation where θ = 0 (Dirichlet boundary condition).
変数ρ及びσ(ρ)は、ガラスと気層の間のノードにおける熱伝導率が、これらの両方の算術平均値と見なされる対角行列として書くことができる。ガラスと装着部の間のそのような気層を有することで、モデル内に装着部に対する不完全な熱接触が含まれる。気層の厚みは、当業者に公知の有限要素計算を用いてレンズ内の温度分布を計算するための従来の手法におけるレンズ要素50と装着部の間の距離に等しい。本発明によるモデルと有限要素計算の間の相関性を求めるために、気層の有効熱伝導率は、0.0255mW/mm/Kに設定される。この値は、N2の熱伝導率よりも若干高いことに注意されたい。 The variables ρ and σ (ρ) can be written as a diagonal matrix in which the thermal conductivity at the nodes between the glass and the air layer is considered as the arithmetic mean of both of them. Having such an air layer between the glass and the mounting includes imperfect thermal contact to the mounting within the model. The thickness of the air layer is equal to the distance between the lens element 50 and the mount in the conventional manner for calculating the temperature distribution in the lens using finite element calculations known to the person skilled in the art. In order to determine the correlation between the model according to the invention and the finite element calculation, the effective thermal conductivity of the gas layer is set to 0.0255 mW / mm / K. This value should be noted that slightly higher than the thermal conductivity of the N 2.
式(16)の演算子Qを演算子行列
によって離散形式で書くことができ、異なる離散化手法を考慮すべきである。
The operator Q of equation (16) is an operator matrix
Can be written in a discrete form and should take into account different discretization methods.
変数
は列ベクトルであり、
は対角行列である。行列
は、
に対する転置行列である。この演算子
を使用すると、式(16b)は、解が当業者に公知の数値的固有値問題になる。
variable
Is a column vector,
Is a diagonal matrix. matrix
Is
Transposed matrix for. This operator
Equation (16b) becomes a numerical eigenvalue problem whose solution is known to those skilled in the art.
この場合、Γiは固有値であり、
は、
の固有ベクトルであり、非自明解において、以下の行列式はゼロにならなければならない。
In this case, Γ i is an eigenvalue,
Is
In non-trivial solutions, the following determinant must be zero:
を固有値Γ1,...,Γnを有する対角行列とする。
The eigenvalues Γ 1 ,. . . , Γ n be a diagonal matrix.
この場合行列
を次式のように書くことができる。
In this case the matrix
Can be written as
行列
は、
の固有ベクトル
を含むことに注意されたい。
である非同次熱方程式(4)の場合の離散温度分布は、同次熱方程式のこれらの解に展開することができる。
ここで列ベクトル
は、固有ベクトルの展開係数を表している。上述の式を用いて、非同次熱方程式(1)を次式のように書くことができる。
matrix
Is
Eigenvectors of
Note that it includes.
The discrete temperature distribution in the case of non-homogeneous heat equation (4) can be developed into these solutions of the homogeneous heat equation.
Column vector here
Represents the expansion coefficients of eigenvectors. Using the above equation, the non-uniform heat equation (1) can be written as
(22)の下の
の定義を用いて、式(24)を次式のように書き直すことができる。
Under (22)
Equation (24) can be rewritten as
この式から、以下の行列式を得ることができる。
The following determinant can be obtained from this equation.
式(26)の解は次式の通りである。
The solution to equation (26) is
パラメータAは、t=0における境界条件を考慮することによって見出される。
The parameter A is found by considering the boundary conditions at t = 0.
従って、解(27)を次式のように書くことができる。
Therefore, the solution (27) can be written as
関数
は、次式を用いて元の基底系に変換すべきであることに注意されたい。
function
Note that should be converted to the original basis set using
従って、時間依存の熱方程式(1)の解を次式のように書くことができる。
Therefore, the solution of time-dependent thermal equation (1) can be written as
この式では、
は、温度値を含む列ベクトルであり、
は、流入熱の値を含む列ベクトルであり、各々は、ρ及びφそれぞれの離散化値に対するものである。
In this equation
Is a column vector containing temperature values,
Is a column vector containing the values of heat inflow, each for the discretized values of ρ and φ, respectively.
既に上述したように、
は、解の固有モード又は熱モードとも呼ぶ固有ベクトルを含む。図5は、例示的なレンズにおける固有値問題(19)を解くことによって得られた固有モード1から25を示している。この図では、基本モードとも呼ぶ固有モード1番が、最大値を中心に有する回転対称分布を示すことに注意されたい。全ての固有モードを境界のソース/シンクによって励起することができるわけではない。図5に示す例では、固有モード2番、3番、4番、5番、7番、8番、9番、10番、13番、14番、18番、19番、22番、及び23番のみを境界から励起することができる。一部の実施形態により、投影対物系26のそれぞれの光学要素30の固有モードは、工場において決定され、投影対物系26と一著に納品時に顧客に提供される。
As already mentioned above
Contains the eigenvectors, also called eigenmodes or thermal modes of the solution. FIG. 5 shows eigenmodes 1 to 25 obtained by solving the eigenvalue problem (19) in the exemplary lens. Note that in this figure, eigenmode number 1, also referred to as the fundamental mode, exhibits a rotationally symmetric distribution having a maximum at its center. Not all eigenmodes can be excited by the boundary source / sink. In the example shown in FIG. 5, the eigen modes 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 18, 18, 19, 22, and 23. Only the number can be excited from the boundary. According to some embodiments, the eigenmode of each optical element 30 of the projection objective 26 is determined at the factory and provided to the customer upon delivery with the projection objective 26.
図6は、図5に示すそれぞれの固有モードに対する対角行列
内に含まれる定数τを示している。投影対物系内の所定のレンズに対して
及び
を決定した後に、式(32)から
を計算することにより、レンズ内の温度分布の時間挙動を容易に得ることができる。この計算のためには、レンズ要素50内にもたらされる流入熱分布のベクトル
を与えるだけでよい。式(32)は、結像工程に使用される投影対物系の単一のレンズ要素の温度分布解析関数を構成する。温度分布関数は、熱固有モード
を含む。流入熱分布
は、例えば、使用される各マスクに対して、個々のマスクのレイアウトから、及び上述したようにマスクを露光するのに使用される照明モードから別個に計算することができる。
FIG. 6 is a diagonal matrix for each of the eigenmodes shown in FIG.
Indicates a constant τ included in For a given lens in the projection objective
as well as
From equation (32) after determining
The time behavior of the temperature distribution in the lens can be easily obtained by calculating For this calculation, the vector of the incoming heat distribution provided in the lens element 50
You just need to give Equation (32) constitutes a temperature distribution analysis function of a single lens element of the projection objective used in the imaging step. Temperature distribution function is thermal eigenmode
including. Inflow heat distribution
For example, for each mask used, it can be calculated separately from the layout of the individual mask and from the illumination mode used to expose the mask as described above.
投影対物系26の設計と、その内部に含まれる個別レンズ要素のレンズ加熱に対する感度とに基づいて、これらのレンズ要素の一部又は全ての温度分布を上述の方法を用いて計算することができる。従って、上記に詳述したように、
をそれぞれの流入熱分布
の関数として式(32)から得るためには、
及び
をそれぞれのレンズ要素に対して決定されなければならない。特定のマスクを露光する前に、計算に含まれるレンズ要素の各々に対して、流入熱分布
が決定される。マスクの露光中には、上述したように計算されたレンズ要素内の温度分布
から導出されるレンズ要素の光学特性の変化に基づいて、投影露光ツールの結像挙動が調節される。
Based on the design of the projection objective 26 and the sensitivity to lens heating of the individual lens elements contained therein, the temperature distribution of some or all of these lens elements can be calculated using the method described above . Thus, as detailed above,
Each inflow heat distribution
To get from equation (32) as a function of
as well as
Must be determined for each lens element. Inflow heat distribution for each of the lens elements involved in the calculation before exposing a specific mask
Is determined. During exposure of the mask, the temperature distribution in the lens element calculated as described above
The imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted on the basis of the changes in the optical properties of the lens element derived from.
この調節のために、上述したように、例えば、計算された温度分布
から、結像工程中にそれぞれのレンズ要素における面変形及び/又は屈折率変化に起因してもたらされる波面偏位又は特定のリソグラフィ結像誤差が計算され、投影露光ツール10の結像挙動に対する必要な調節が決定される。本発明による投影露光ツール10の結像挙動を操作する更に別の変形では、レンズの光学特性に影響を及ぼすために、1つ又はいくつかのレンズの装着部が、加熱及び/又は冷却される。この目的のために、上記に例示した数学ツールを用いて、光学特性における必要な変化を発生させるのに適する、レンズ装着部の温度分布が計算される。
For this adjustment, for example, the calculated temperature distribution as described above
From this, wavefront deviations or specific lithographic imaging errors introduced due to surface deformations and / or refractive index changes in the respective lens element during the imaging process are calculated and are necessary for the imaging behavior of the projection exposure tool 10 Adjustment is determined. In yet another variant of manipulating the imaging behavior of the projection exposure tool 10 according to the invention, the mounting of one or several lenses is heated and / or cooled in order to influence the optical properties of the lenses. . For this purpose, using the mathematical tools illustrated above, the temperature distribution of the lens mount suitable to generate the required change in optical properties is calculated.
波面偏位は、それぞれのゼルニケ係数を決定することによって計算することができる。この場合、各ゼルニケ係数は、異なる熱固有モードの関数である。一般的に低次の固有モードが大半を占める。その後に、計算された波面偏位又はそれぞれのリソグラフィ結像誤差を相殺するのに必要とされる投影露光ツール10の結像挙動の調節が決定される。 The wavefront deviation can be calculated by determining the respective Zernike coefficients. In this case, each Zernike coefficient is a function of different thermal eigenmodes. In general, low-order eigenmodes occupy the majority. Thereafter, the adjustment of the imaging behavior of the projection exposure tool 10 required to offset the calculated wavefront deviations or respective lithographic imaging errors is determined.
本出願で言及するゼルニケ係数は、多項式基底としてゼルニケ多項式が使用されるゼルニケによる多項式展開に関する。ゼルニケによる多項式展開は、当業者には、例えば、John Wiley & Sons,Inc.から出版され、Daniel Malacaraによって編集された教科書「光学工場試験(Optical shop testing)」、第2版(1992年)の第13章2.3から公知である。本出願では、波面偏位Φ(ρ,φ)のゼルニケによる多項式展開を次式のように定める。
ここで、ρ,φは、投影対物系26の瞳平面内の極座標であり、Zjは、いわゆるフリンジ分類におけるゼルニケ多項式であり、cjは、それぞれのゼルニケ多項式に関するゼルニケ係数である。ゼルニケ多項式のフリンジ分類は、例えば、H.Grossによって編集された「光学系のハンドブック(Handbook of Optical Systems)」、2005年、「Wiley−VCH Verlag GmbH & Co.KGaA」、ヴァインハイム、ドイツの215ページの表20−2に例示されている。
The Zernike coefficients referred to in the present application relate to polynomial expansions by Zernike where Zernike polynomials are used as the polynomial basis. Polynomial expansions by Zernike are known to those skilled in the art, for example, John Wiley & Sons, Inc. The book is published from the textbook "Optical shop testing", published by Daniel Malacara, 2nd Edition (1992), chapter 13 2.3. In the present application, the Zernike polynomial expansion of the wavefront deviation ((ρ, φ) is defined as the following equation.
Here, ρ, φ are polar coordinates in the pupil plane of the projection objective 26, Z j is the Zernike polynomial in the so-called fringe classification, and c j is the Zernike coefficient for each Zernike polynomial. The fringe classification of Zernike polynomials is described, for example, in H. "Handbook of Optical Systems" edited by Gross, 2005, "Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA", illustrated in Table 20-2 on page 215 of Weinheim, Germany .
上述したように、調節の目標は、可能な限り滑らかな波面を得ることとすることができる。それによって絶対波面誤差及び/又はその勾配が最小にされることになる。一般的に、この最小化は、いわゆるゼルニケ最適化を行うことによって実施される。ゼルニケ最適化では、決定された波面偏位の全てのゼルニケ係数を均等に最小にすることが目標である。本発明による実施形態において、ゼルニケ係数は、最適化問題の目的関数において、リソグラフィ用途に対するこれらの係数の重要度に依存して異なって重み付けされる。例えば、瞳にわたって一定である係数Z1は、像に対して無意味なものとすることができ、従って、最適化問題では0%で重み付けすることができる。 As mentioned above, the goal of adjustment can be to obtain a wavefront that is as smooth as possible. Thereby the absolute wavefront error and / or its slope will be minimized. In general, this minimization is performed by performing a so-called Zernike optimization. In Zernike optimization, the goal is to minimize equally all Zernike coefficients of the determined wavefront deviation. In an embodiment according to the invention, the Zernike coefficients are weighted differently in the objective function of the optimization problem depending on the importance of these coefficients to the lithographic application. For example, the factor Z1, which is constant over the pupil, can be meaningless to the image and can therefore be weighted at 0% in the optimization problem.
本発明による別の実施形態において、この調節は、最適化問題の目的関数において、視野点とも呼ぶ像平面内の少なくとも1つの場所を他の視野点と比較して異なって重み付けすることによって決定される。一般的に、この最適化では、像視野内の全ての点の「ゼルニケ分解」の形態にある波面収差が考えられている。 In another embodiment according to the invention, this adjustment is determined in the objective function of the optimization problem by differently weighting at least one location in the image plane, also referred to as the field point, in comparison with the other field points. Ru. In general, this optimization considers wavefront aberrations in the form of "Zernike decomposition" of all points in the image field.
本発明のこの実施形態により、最適化問題の目的関数において、視野点が、その重要度に従って重み付けされる。ステップアンドスキャンシステムの形態にある投影露光ツール10の場合には、露光ツールの走査方向にある投影対物系26の像点の線全体が、マスク20上の1つの点の結像において寄与する。それによって対物系26の像点のそれぞれの寄与は、マスク20の非一定の照明分布に起因して大きさが異なる。 According to this embodiment of the invention, in the objective function of the optimization problem, the field points are weighted according to their importance. In the case of the projection exposure tool 10 in the form of a step-and-scan system, the entire line of image points of the projection objective 26 in the scanning direction of the exposure tool contributes in the imaging of one point on the mask 20. The respective contributions of the image points of the objective 26 are thereby different in size due to the non-constant illumination distribution of the mask 20.
この場合、補正において対物系26の像点の重み付けのいくつかの変形が可能である。1つの変形により、対物系26の全ての像点が均等に重み付けされる(従来のフル視野補正)。別の変形により、対物系26の像点は、これらの像点の像への寄与に従って重み付けされる(重み付きフル視野補正)。更に別の変形により、マスク20上の1つの点の結像に寄与する波面の重み付き平均化が実施される。この重み付けは、像へのこれらの波面の寄与に従って実施される。次に、対物系26のスキャナ平均の1次元像視野が最適化される(スキャナ積分補正)。 In this case, several variants of the weighting of the image points of the objective 26 are possible in the correction. One variant weights all image points of the objective 26 equally (conventional full field correction). According to another variant, the image points of the objective 26 are weighted according to their contribution to the image (weighted full field correction). Yet another variation is to perform weighted averaging of the wavefronts that contributes to the imaging of one point on the mask 20. This weighting is performed according to the contribution of these wavefronts to the image. Next, the scanner average one-dimensional image field of the objective system 26 is optimized (scanner integration correction).
本発明の更に別の実施形態により、投影露光ツール10の結像挙動を調節するのに第1のアクチュエータと第2のアクチュエータが使用され、これらのアクチュエータの各々は、第1の結像誤差を修正することを可能にし、第1のアクチュエータは、第2の結像誤差を修正することも可能にする。しかし、第1のアクチュエータの所定の操作に対して、第2の結像誤差の反応は、第1の結像誤差の反応よりも小さい。これらのアクチュエータは、第1のアクチュエータの所定の操作に対する第2の結像誤差の反応が所定の閾値よりも大きい場合に、第2の結像誤差を最小にするためにのみ操作される。 According to yet another embodiment of the present invention, a first actuator and a second actuator are used to adjust the imaging behavior of the projection exposure tool 10, each of the actuators having a first imaging error It is possible to correct and the first actuator also makes it possible to correct the second imaging error. However, for a given actuation of the first actuator, the response of the second imaging error is less than the response of the first imaging error. These actuators are operated only to minimize the second imaging error if the response of the second imaging error to the predetermined operation of the first actuator is greater than a predetermined threshold.
このようにして、最適化から1つの自由度が除外される。本方法を使用すると、いくつかの有利な効果を得ることができる。1つの有利な効果は、波面の小幅な改善に大きい移動が必要とされないことが保証されるので、アクチュエータの移動が経済的に使用されることである。更に、理論的に、大きい効果の小さい差によって達成することができる小幅な改善は、アクチュエータの厳密な調節に過度に依存することになるので、これらの改善が試みられないことが保証される。 In this way, one degree of freedom is excluded from the optimization. Several advantageous effects can be obtained using this method. One advantageous effect is that the movement of the actuator is used economically, as it is ensured that small movements of the wave front are not required for small movements. Furthermore, in theory, the small improvements that can be achieved by small differences of large effects are overly dependent on the exact adjustment of the actuator, so it is ensured that these improvements are not attempted.
結像挙動の調節は、マスクの露光の前に行うことができる。この場合、結像工程中に調節パラメータは一定に保たれる。温度分布
は時間の関数であることが既知であるので、結像工程中の各時点におけるレンズ要素の光学特性の変化が把握される。従って、この調節は、結像工程中に動的に行うことができる。一般的にレンズの加熱及び冷却の時定数は、数分から数十分程度である。従って、動的調節が、対応する時間枠にわたって、すなわち、特にウェーハ上のいくつかの視野の露光、いくつかのウェーハの露光、又は更に場合によって異なるマスクを使用するいくつかのロットのウェーハの露光に必要とされる時間範囲にわたって実施される場合は有利である。
Adjustment of the imaging behavior can be done before exposure of the mask. In this case, the adjustment parameters are kept constant during the imaging process. Temperature distribution
Is known to be a function of time, so changes in the optical properties of the lens element at each point in the imaging process are known. Thus, this adjustment can be made dynamically during the imaging process. Generally, the time constant for heating and cooling of the lens is from several minutes to several tens of minutes. Thus, the dynamic adjustment takes place over the corresponding time frame, ie exposure of several fields of view, especially of several wafers on the wafer, exposure of several wafers, or even exposure of several lots of wafers using possibly different masks. It is advantageous if implemented over the time range required for the
上述したように、これらの調節は、可能な限り滑らかな波面を得るために行うことができる。以下に例示する別の実施形態により、調節の優先度を1つ又はいくつかの特定のリソグラフィ結像誤差の低減とすることができる。 As mentioned above, these adjustments can be made to obtain the smoothest possible wavefront. According to another embodiment illustrated below, the priority of adjustment may be to reduce one or several specific lithographic imaging errors.
この実施形態により、露光されるマスク20のレイアウトが入力デバイス42によって受け取られ、次に、処理デバイス44によって解析される。それによってマスク20のリソグラフィ像に関する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が決定される。そのようなリソグラフィ結像誤差の例は、マスク上で直交する向きを有する物体構造を異なる焦点面内に集束させる非点誤差とすることができる。そのようなリソグラフィ結像誤差の別の例は、所定のマスクレイアウトのリソグラフィ像に関する線形倍率誤差又は3次の歪曲誤差とすることができる。 According to this embodiment, the layout of the mask 20 to be exposed is received by the input device 42 and then analyzed by the processing device 44. Thereby, at least one lithographic imaging error with respect to the lithographic image of the mask 20 is determined. An example of such a lithographic imaging error can be an astigmatic error which focuses object structures with orthogonal orientation on the mask into different focal planes. Another example of such a lithographic imaging error may be a linear magnification error or a third order distortion error with respect to a lithographic image of a given mask layout.
所定のマスクレイアウトに対して1つ又はいくつかの関連するリソグラフィ結像誤差が識別された後に、識別された結像誤差を最小にするために、調節デバイス46を用いて投影対物系26の結像挙動が調節される。それによってこれらの誤差の最小化に、他の結像誤差の可能な低減、特に像平面28内で最適に滑らかな全体波面を得るという目標よりも大きい優先度が与えられる。波面偏位は、この調節がない場合のものよりも滑らかではなくなる可能性もある。その結果、リソグラフィ像に対して影響を有する他のリソグラフィ結像誤差、特に与えられたレイアウトに対して殆ど影響を持たないリソグラフィ結像誤差も、結果的に拡大される場合がある。 After one or several associated lithographic imaging errors have been identified for a given mask layout, coupling of projection objective 26 with adjustment device 46 is used to minimize the identified imaging errors. The image behavior is adjusted. The minimization of these errors is thereby given priority over other possible reductions of imaging errors, in particular over the goal of obtaining an optimally smooth overall wavefront in the image plane 28. The wavefront deviation may also be less smooth than without this adjustment. As a result, other lithographic imaging errors that have an impact on the lithographic image, especially lithographic imaging errors that have little impact on a given layout, may also be magnified as a result.
以下では、最小にされるリソグラフィ結像誤差が、マスク上で直交する向きを有する物体構造を異なる焦点面内に集束させる結像誤差である本発明による実施形態を示している。多くの場合に、マスク20上の物体構造の主な向きは、投影対物系26の通常は矩形である像視野の縁部と平行である(H構造及びV構造)。多くの場合に、特に小さいピッチを有するいわゆるコア構造の向きが第1の方向(1次構造方向又はコアとも呼ぶ)に定められ、それに対して、大きいピッチを有するいわゆる周辺構造の向きが垂直に定められる(2次構造方向又は周辺部とも呼ぶ)。二重極照明の場合には、極の向きは、コア構造の向きに関連付けられる。垂直のコア構造及び水平の周辺構造では、x二重極が使用され、それに対して水平のコア構造及び垂直の周辺構造では、y二重極が使用される。 In the following, an embodiment according to the invention is shown in which the lithographic imaging errors to be minimized are imaging errors which focus object structures with orthogonal orientation on the mask in different focal planes. In many cases, the main orientation of the object structure on the mask 20 is parallel to the edge of the normally rectangular image field of the projection objective 26 (H and V structures). In many cases, the direction of the so-called core structure with a particularly small pitch is defined in the first direction (also called primary structure direction or core), whereas the direction of the so-called peripheral structure with a large pitch is perpendicular Defined (also called secondary structure direction or peripheral part). In the case of dipole illumination, the orientation of the poles is associated with the orientation of the core structure. In the vertical core structure and the horizontal peripheral structure, the x double pole is used, whereas in the horizontal core structure and the vertical peripheral structure, the y double pole is used.
各構造方向に対して、平均焦点面は、使用される全てのピッチ及び像平面28内の全ての視野点にわたる最小焦点面と最大焦点面との算術平均として定めることができる。照明設定、例えば、二重極の向きが特に良好に調節される最臨界物体構造の大きい焦点深度に起因して、最臨界物体構造のピッチ付近のピッチ区域を無視することができる。 For each structural direction, the mean focal plane can be defined as the arithmetic mean of the smallest focal plane and the largest focal plane over all pitches used and all field points in the image plane 28. Due to the large focal depth of the critical object structure, where the illumination setting, for example the orientation of the dipoles is particularly well adjusted, the pitch area near the pitch of the critical object structure can be neglected.
全ての構造が焦点深度内にあることを保証するためには、全ての視野点、ピッチ、及び向きに対して最良焦点面が、像平面28付近の狭い範囲になければならない。従って、最適化される1つの重要なメトリックは、水平構造と垂直構造の間の平均焦点面の差、いわゆるH−V差である。別の重要なメトリックは、全てのピッチ及び視野点にわたる基板平面からのコア構造の焦点面の最大偏位であるコア構造の最良焦点シフトである。コア構造+周辺構造の最良焦点シフトは、全てのピッチ及び視野点にわたるコア構造及び周辺構造の焦点面の基板平面からの最大偏位である。 In order to ensure that all structures are within the depth of focus, the best focus plane for all field points, pitches and orientations should be in a narrow range near the image plane 28. Thus, one important metric to be optimized is the difference in the mean focal plane between the horizontal and vertical structures, the so-called HV difference. Another important metric is the best focus shift of the core structure, which is the maximum deviation of the focal plane of the core structure from the substrate plane across all pitch and field points. The best focus shift of the core structure + peripheral structure is the maximum deviation from the substrate plane of the focal plane of the core structure and peripheral structure across all pitch and field points.
ゼルニケベースの補正の場合には、最適化の目標は、像平面内で可能な限り滑らかな波面を得ることである。従って、そのような最適化では、Z12、Z21、Z32(2葉)、又はZ17、Z28(4葉)のような一般的に高次の収差であるH−V差を誘起する波面収差を全て補正することができるわけではないので、一般的にH−V差はゼロではない。それとは対照的に、ここに解説する実施形態により、最適化の目標は、H−V差を最小にすることである。 In the case of Zernike-based correction, the goal of optimization is to obtain as smooth a wavefront as possible in the image plane. Thus, in such optimization, all wavefront aberrations that induce H-V differences that are generally higher order aberrations such as Z12, Z21, Z32 (2 leaves) or Z17, Z28 (4 leaves) Generally, the HV difference is not zero because it can not be corrected. In contrast, with the embodiments described herein, the goal of optimization is to minimize the HV difference.
本発明による1つの変形では、H−V焦点差は、リソグラフィ像の波面偏位において、上記に定めたゼルニケ多項式Z5の係数を操作することによって最小にされる。一般的に、水平構造の焦点位置は、垂直構造の焦点位置に対して、例えば、Z5、Z9、Z12、Z16、Z17のような偶数の方位角方向波形と水平方向及び垂直方向の鏡面対称性とを有するゼルニケ多項式の係数を操作することによってシフトさせることができる。しかし、Z5が、H−V焦点差を基本的に構造のピッチとは独立して操作することを可能にすることが見出されている。図7は、二重極照明の場合に所定の振幅を有するZ5波面偏位によってもたらされる焦点シフトのシミュレーションを示している。このシミュレーションは、垂直構造と水平構造の両方において、焦点シフトの構造のピッチに関連付けられた有意な変化がないことを示している。状況は、Z17においても同様である。従って、Z5に対して代替的又は追加的に、Z17を調節することができる。 In one variant according to the invention, the H-V focus difference is minimized by manipulating the coefficients of the Zernike polynomial Z5 defined above at the wavefront deflection of the lithographic image. In general, the focal position of the horizontal structure is, for example, an even number of azimuthal waveforms such as Z5, Z9, Z12, Z16, Z17 and mirror symmetry in the horizontal and vertical directions with respect to the focal position of the vertical structure. And can be shifted by manipulating the coefficients of the Zernike polynomials. However, it has been found that Z5 makes it possible to manipulate the H-V focus difference essentially independently of the pitch of the structure. FIG. 7 shows a simulation of the focus shift caused by a Z5 wavefront deflection with a predetermined amplitude for dipole illumination. This simulation shows that in both vertical and horizontal structures, there is no significant change associated with the pitch of the focal shift structure. The situation is the same in Z17. Thus, Z17 can be adjusted alternatively or additionally to Z5.
視野にわたってZ5の係数を操作するために、調節デバイス46には、例えば、アルバレスマニピュレータが有利に装備される。アルバレスマニピュレータは、投影対物系26の瞳の近くに使用するべき適切な強度の非球面又は2次元マニピュレータを有する光学要素を横方向にシフトさせることによって波面収差を補正するように構成された光学要素である。更に、投影対物系26には、変形可能レンズを装備することができる。視野にわたって一定のZ5を調節するためには、投影対物系の瞳の近くに2葉変形可能レンズ要素が必要である。 In order to manipulate the factor of Z5 over the field of view, the adjustment device 46 is advantageously equipped, for example, with an Alvarez manipulator. An Alvarez manipulator is configured to correct wavefront aberrations by laterally shifting an optical element having an aspheric or two-dimensional manipulator of appropriate intensity to be used near the pupil of the projection objective 26 It is. Furthermore, the projection objective 26 can be equipped with a deformable lens. In order to adjust a constant Z5 over the field of view, a two-leaf deformable lens element is required near the pupil of the projection objective.
以下では、最小にされるリソグラフィ結像誤差が、直交する向きを有する物体構造の像を像平面内で異なってシフトさせる誤差である本発明による実施形態を示している。そのような横方向パターンシフトの大きさは、一般的に構造のピッチ及び視野点に依存する。一般的にそのようなシフトは、例えば、Z2、Z3、Z7、Z8、Z10、Z11のようなx軸及びy軸に対して鏡面対称ではない奇数のゼルニケ多項式の係数による影響を受ける。しかし、Z2及びZ3が、垂直物体構造及び水平物体構造の横方向像シフトを構造のピッチとは独立して操作することを可能にすることが見出されている。図8及び図9は、それぞれにZ2及びZ3おける波面偏位によってもたらされるパターンシフトのシミュレーションを示している。このシミュレーションは、垂直構造と水平構造の両方において、生じるパターンシフトの構造のピッチに関連付けられた変化がないことを示している。 In the following, an embodiment according to the invention is shown in which the lithographic imaging error to be minimized is the error which shifts the image of the object structure with orthogonal orientation differently in the image plane. The magnitude of such lateral pattern shifts generally depends on the pitch of the structure and the field points. In general, such shifts are influenced by the coefficients of odd Zernike polynomials which are not mirror symmetrical with respect to the x and y axes, for example Z2, Z3, Z7, Z8, Z10, Z11. However, it has been found that Z2 and Z3 make it possible to manipulate the lateral image shift of vertical and horizontal object structures independently of the pitch of the structures. Figures 8 and 9 show simulations of pattern shifts caused by wavefront deviations at Z2 and Z3, respectively. This simulation shows that for both vertical and horizontal structures, there is no change associated with the pitch of the resulting pattern shift.
ある構造方向に対して、平均パターンシフトは、全てのピッチ及び視野点にわたる最大パターンシフトと最小パターンシフトの間の算術平均として定めることができる。全てのピッチ及び視野点にわたるパターンシフトの平均パターンシフトからの最大偏位として、オーバーレイ誤差を定めることができる。平均パターンシフトは、基板の横方向変位によって水平構造及び垂直構造とは独立して補償することができる。従って、この平均値からの偏位、すなわち、オーバーレイ誤差のみが、リソグラフィ像に関する。マスク上にある全ての使用サイズの全ての場所における物体構造が、基板上のこれらの構造の目標位置に結像されることを保証するためには、オーバーレイ誤差は、可能な限り小さくなければならない。 For a given structural direction, the average pattern shift can be defined as the arithmetic mean between the largest and smallest pattern shifts across all pitch and field points. The overlay error can be defined as the maximum deviation from the average pattern shift of the pattern shift across all pitch and field points. The average pattern shift can be compensated independently of the horizontal and vertical structures by the lateral displacement of the substrate. Thus, only deviation from this mean value, ie overlay error, relates to the lithographic image. The overlay error should be as small as possible to ensure that the object structures at all locations of all use sizes on the mask are imaged at the target position of these structures on the substrate .
平均パターンシフトの補正の後に、ピッチ及び視野点への依存性が残る。この視野依存性は、1つの視野点における水平構造及び垂直構造に関する平均パターンシフト、<dy>pitch及び<dx>pitchそれぞれを構造の所定の向き及び所定の視野点における全ての使用ピッチにわたる最大パターンシフトと最小パターンシフトの間の算術平均として定めることによって部分的に補償することができ、視野点の座標x,yへのこれらのパラメータの依存性は、線形スケール誤差「MAG」及び3次の歪曲「D3」によって部分的に記述することができる。 After correction of the average pattern shift, the dependence on pitch and field point remains. This field-of-view dependency is the average pattern shift for horizontal and vertical structures at one field point, <dy> pitch and <dx> pitch, respectively, the maximum pattern across all working pitches at a given orientation of the structure and at a given field point It can be partially compensated by defining it as the arithmetic mean between the shift and the minimum pattern shift, and the dependence of these parameters on the coordinates x, y of the field point is determined by the linear scale error "MAG" and the third order It can be partially described by the distortion "D3".
上述したように、パターンシフトは、波面内のZ2部分及びZ3部分によってピッチとは独立して補償することができる。次式が適用される。
As mentioned above, pattern shifts can be compensated independently of pitch by the Z2 and Z3 parts in the wavefront. The following equation applies.
視野点依存形式にすると、(33)は次式になる。
ここで、NAは、投影対物系26の開口数である。
In the field point dependent format, (33) becomes the following equation.
Here, NA is the numerical aperture of the projection objective 26.
Z2部分及びZ3部分の対応する視野特性を用いて、倍率誤差(mag)及び3次の歪曲(d3)を調節又は補償することができる。
Magnification errors (mag) and third order distortion (d 3 ) can be adjusted or compensated using the corresponding field properties of the Z2 and Z3 parts.
Z2/Z3の係数は、上述したようにNAを通じてdx/dyに関連付けられる。Z2/Z3のそれぞれの視野特性は、半径方向に対称な効果を有するマニピュレータ(例えば、電磁放射線13の波長を操作する)の線形組合せを用いて、又は基板24、マスク20、又は光学要素の光軸14の方向のシフトを用いて良好に補正することができる。 The coefficients of Z2 / Z3 are associated with dx / dy through the NA as described above. Each field of view characteristic of Z2 / Z3 uses a linear combination of manipulators (for example manipulating the wavelength of the electromagnetic radiation 13) having a radially symmetrical effect, or the light of the substrate 24, mask 20 or optical element A shift in the direction of the axis 14 can be used to correct well.
説明したツールを使用すると、視野にわたる波面偏位の定数部分と、倍率誤差及び3次の歪曲を排除することができる。ゼルニケベースの補正は、通常この目的には十分ではない。なぜならば、ゼルニケベースの補正では、ゼルニケ部分が互いに独立して低減され、従って、高次の奇数ゼルニケ誤差に起因するピッチ依存性の補正をZ2及びZ3を用いて達成することはできないからである。従って、例えば、MAG及びD3の測定の後の付加的な補正段階又はモデル予想に基づく付加的な補正段階として、MAG及びD3補正が実施されると有利である。 Using the tools described, it is possible to eliminate the constant part of the wavefront deviation across the field of view, magnification errors and third-order distortions. Zernike-based corrections are usually not sufficient for this purpose. This is because Zernike-based correction reduces Zernike parts independently of each other, and therefore it is not possible to achieve pitch-dependent correction due to higher order odd Zernike errors using Z2 and Z3. . Thus, for example, it is advantageous if the MAG and D3 corrections are performed as an additional correction step after the measurement of MAG and D3 or as an additional correction step based on model predictions.
投影露光ツール10が、スキャナとも呼ぶステップアンドスキャン露光ツールとして構成される場合には、走査によって平均化されるパターンシフトを補正すべきである。走査がy方向に実施される場合には、倍率項(下式ではMAG)と3次の歪曲項(下式ではD3)とで構成される以下の項がもたらされる。
If the projection exposure tool 10 is configured as a step-and-scan exposure tool, also referred to as a scanner, the pattern shift averaged by the scan should be corrected. If the scanning is performed in the y direction (in the following formulas D 3) 3-order distortion terms and (MAG under expression) magnification term results in the following terms that are configured out with.
水平線は、スキャナスロット内の放射線分布にわたる平均を表している。歪曲の半径方向に対称な部分の隣には、像平面28の近くにあるマニピュレータ(例えば、変形可能レンズ又はアルバレスマニピュレータ)によって部分的に補正することができ、方位角方向の2つのうねりを有するアナモフィック項も現れる。 The horizontal line represents the average over the radiation distribution in the scanner slot. Next to the radially symmetrical part of the distortion, it can be partially corrected by a manipulator (e.g. a deformable lens or an Alvarez manipulator) near the image plane 28 and has two undulations in the azimuthal direction An anamorphic term also appears.
マスク20上にはある構造サイズ及び構造の向きしか存在しないので、マスクを像平面28に結像するときには、通常、投影対物系26の瞳の全ての区画が使用されるわけではない。ここでの「使用瞳区画」という用語は、所定のマスク20の露光中に照射される投影対物系26の開口とも呼ぶ瞳平面内の全ての点に関する放射光線を指す。従って、「使用瞳区画」は、以下では「関与領域(region of interest)」とも呼ぶ投影対物系26内で結像工程中に放射線13による通過を受ける部分を示している。本発明による補正方式では、瞳の実際に使用される部分に関する波面変形のみを最小にし、平滑化することが目標である。以下では、この方式を「関与領域」補正とも呼ぶ。 In general, not all sections of the pupil of the projection objective 26 are used when imaging the mask on the image plane 28 since only certain feature sizes and feature orientations are present on the mask 20. The term "use pupil section" here refers to the radiation rays for all points in the pupil plane, also referred to as the aperture of the projection objective 26 illuminated during the exposure of a given mask 20. The “use pupil section” thus denotes the part of the projection objective 26, which will also be called “region of interest” in the following, which is to be passed by the radiation 13 during the imaging process. In the correction scheme according to the invention, the aim is to minimize and smooth only the wavefront deformation for the practically used part of the pupil. In the following, this scheme is also referred to as "region of interest" correction.
関与領域補正を行うために、最初に「関与領域」、すなわち、瞳内の放射線分布が決定される。「関与領域」は、例えば、マスクの全ての詳細内容、特にマスクレイアウトが把握されている場合に、マスクの回折スペクトルの計算によって決定することができる。使用されるマスクが十分に正確に把握されていない場合には、「関与領域」は、測定によって決定される。この目的のために、例えば、関連マスクが露光ツール10内に挿入された状態で、一度に1つの視野点に対して、像平面28内に到着する放射線の角度分布を決定することができる。「関与領域」は、少なくとも1つの視野点において散乱光によってもたらされるあるレベルよりも高い放射線を測定することができる瞳内のそういった点(又は、像平面28内の照射角度)によって定められる。 In order to make the region of interest correction, first the "region of interest", ie the radiation distribution in the pupil, is determined. The "participation area" can be determined, for example, by calculation of the diffraction spectrum of the mask, if all the details of the mask, in particular the mask layout, are known. If the mask used is not accurately known, the "participation area" is determined by measurement. For this purpose, for example, with the relevant mask inserted in the exposure tool 10, the angular distribution of the radiation arriving in the image plane 28 can be determined for one field point at a time. The "area of interest" is defined by those points in the pupil (or the illumination angle in the image plane 28) that can measure radiation higher than a certain level provided by scattered light at at least one field point.
本発明は、本明細書の一部を形成し、かつ特許請求の範囲ではない以下に続く項の態様を含む。 The present invention forms an aspect of the present specification and includes the embodiments of the following claims that are not claimed.
第1項:電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させる方法であって、結像される上記マスク上の上記物体構造のレイアウトを与え、物体構造をそれらの構造タイプに従って分類する段階と、上記物体構造の上記分類に基づいて、上記結像工程中にもたらされる上記投影対物系の上記光学特性の上記変化を計算する段階と、上記物体構造を上記像平面内に結像するために上記投影露光ツールを使用し、上記結像工程中に上記電磁放射線によって引き起こされる上記投影対物系の上記光学特性の上記変化を少なくとも部分的に補償するために、投影露光ツールの結像挙動が、光学特性の上記計算された変化に基づいて調節される段階とを含む。 First term: in order to image the object structure on the mask in the image plane using electromagnetic radiation, during imaging, the electromagnetic radiation has a projection objective that causes a change in the optical properties of the projection objective Method of operating a projection exposure tool for lithography, providing a layout of the object structure on the mask to be imaged, classifying the object structure according to their structure type, and the classification of the object structure Calculating the change in the optical properties of the projection objective provided during the imaging step based on the image step and using the projection exposure tool to image the object structure in the image plane. An imaging behavior of a projection exposure tool to at least partially compensate for the change in the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation during the imaging step , And a step to be adjusted based on the calculated change in optical properties.
第2項:上記マスクは、上記結像工程中に、マスクを照明する上記電磁放射線の角度分布を定める特定の照明モードにある放射線を用いて照明され、上記光学特性の上記変化の上記計算は、更に照明モードに基づいて行われる第1項に記載の方法。 Item 2: The mask is illuminated during the imaging step with radiation in a specific illumination mode which defines the angular distribution of the electromagnetic radiation illuminating the mask, the calculation of the change in the optical properties is The method according to claim 1, further performed based on a lighting mode.
第3項:上記投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の熱固有モードが、投影対物系と共に与えられ、上記光学特性の上記変化の上記計算は、熱固有モードに基づいて行われる第1項又は第2項に記載の方法。 Item 3: The thermal eigenmode of at least one single optical element of the projection objective is provided with the projection objective, and the calculation of the change of the optical property is performed on the basis of the thermal eigenmode The method according to Item 2 or 3.
第4項:上記投影対物系の上記光学特性の上記変化の上記計算は、上記分類された構造タイプの各々に関する投影対物系に入射する上記電磁放射線の角度分布の計算を含む第1項から第3項のいずれか1項に記載の方法。 Item 4: The calculation of the change in the optical properties of the projection objective includes the calculation of the angular distribution of the electromagnetic radiation incident on the projection objective for each of the classified structure types. The method according to any one of clauses 3.
第5項:上記マスクは、上記結像工程中に、いくつかの照明モードのうちの1つにある上記電磁放射線を用いて照明され、上記投影対物系に入射する該電磁放射線の上記角度分布は、上記分類された構造タイプの各々に対して、結像工程中に使用される照明モードを考慮して計算される第1項から第4項のいずれか1項に記載の方法。 Clause 5: the mask is illuminated with the electromagnetic radiation in one of several illumination modes during the imaging step and the angular distribution of the electromagnetic radiation incident on the projection objective The method according to any of the preceding claims, wherein for each of the above classified structure types, it is calculated taking into account the illumination mode used during the imaging process.
第6項:上記物体構造の上記分類は、上記マスク上で異なる上記構造タイプによって覆われるそれぞれの区域のサイズの決定を含む第1項から第5項のいずれか1項に記載の方法。 Clause 6: The method according to any of clauses 1 to 5, wherein the classification of the object structure comprises the determination of the size of the respective area covered by the different structure types on the mask.
第7項:上記投影対物系の上記光学特性の上記変化の上記計算は、投影対物系に入射する上記電磁放射線の全体角度分布の近似の決定を含み、全体角度分布は、上記分類された個々の構造タイプに対して、上記角度分布の重み付き和から計算され、角度分布は、それぞれの構造タイプによって覆われる上記マスク区域の上記決定されたサイズによってそれぞれ重み付けされる第6項に記載の方法。 Item 7: The calculation of the change in the optical properties of the projection objective comprises the determination of an approximation of the overall angular distribution of the electromagnetic radiation incident on the projection objective, the overall angular distribution being classified into the classified individual The method according to claim 6, wherein the angular distribution is calculated from the weighted sum of the angular distributions, for the structural types of S, and the angular distribution is respectively weighted by the determined size of the mask area covered by the respective structural type. .
第8項:上記物体構造の上記分類は、少なくとも2つのタイプの領域への上記マスクの分割を含み、第1のタイプの領域は、第2のタイプの領域に対して密に配列された物体構造を含み、第2のタイプの領域は、第1のタイプの領域に対して疎に配列された物体構造を含む第1項から第7項のいずれか1項に記載の方法。 Item 8: The classification of the object structure comprises the division of the mask into at least two types of regions, the first type of regions being densely arranged relative to the second type of regions A method according to any of the preceding claims, comprising a structure, wherein the second type of region comprises an object structure arranged sparsely to the first type of region.
第9項:上記投影対物系の上記光学特性の上記変化の上記計算において、上記第2のタイプの領域は、物体構造を含まない領域によって近似される第8項に記載の方法。 Clause 9: The method according to clause 8, wherein in the calculation of the change in the optical properties of the projection objective, the region of the second type is approximated by a region not including an object structure.
第10項:上記結像工程中の上記投影対物系の光学特性における上記計算される変化は、それぞれのレンズを照射する上記電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の加熱に起因する第1項から第9項のいずれか1項に記載の方法。 Item 10: The calculated change in the optical properties of the projection objective during the imaging step is the heating of at least one single optical element of the projection objective caused by the electromagnetic radiation illuminating the respective lens 10. The method according to any one of paragraphs 1 to 9, which is attributable to
第11項:上記光学特性の上記変化に起因する上記像平面内の波面の偏位が計算され、計算された波面偏位を補償するために、上記投影露光ツールの上記結像挙動が調節される第1項から第10項のいずれか1項に記載の方法。 Item 11: The deviation of the wavefront in the image plane due to the change of the optical property is calculated, and the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted to compensate for the calculated wavefront deviation. 11. A method according to any one of paragraphs 1 to 10 above.
第12項:上記投影露光ツールの上記結像挙動は、少なくとも1つの光学要素の位置又は形状をアクチュエータを用いて操作することによって調節される第1項から第11項のいずれか1項に記載の方法。 Item 12: The imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted by manipulating the position or shape of at least one optical element using an actuator according to any one of Items 1 to 11. the method of.
第13項:上記結像挙動の上記調節は、リソグラフィ像の波面偏位のゼルニケ多項式の係数を最適化することによって実施され、ゼルニケ多項式の係数のうちの少なくとも1つは、最適化問題の目的関数において、他の係数と比較して異なって重み付けされる第12項に記載の方法。 Item 13: The adjustment of the imaging behavior is performed by optimizing the coefficients of the Zernike polynomials of the wavefront deviation of the lithographic image, at least one of the coefficients of the Zernike polynomials is the purpose of the optimization problem The method according to claim 12, wherein the function is differently weighted compared to other coefficients.
第14項:上記結像挙動の上記調節は、上記リソグラフィ像の上記波面偏位の上記ゼルニケ多項式の上記係数を最適化することによって実施され、上記像平面内の少なくとも1つの場所は、上記最適化問題の上記目的関数において、像平面内の他の場所における係数と比較して異なって重み付けされる第12項又は第13項に記載の方法。 Item 14: The adjustment of the imaging behavior is performed by optimizing the Zernike polynomial coefficient of the wavefront deviation of the lithographic image, at least one location in the image plane being the optimum. The method according to claim 12 or 13, wherein the objective function of the optimization problem is differently weighted compared to the coefficients elsewhere in the image plane.
第15項:上記結像挙動の上記調節は、上記投影対物系を選択された瞳区画内で通過する放射線成分だけに対して上記像平面内の上記波面変形を低減することによって実施される第12項から第14項のいずれか1項に記載の方法。 Clause 15: The adjustment of the imaging behavior is performed by reducing the wavefront deformation in the image plane only for radiation components passing through the projection objective in the selected pupil section The method according to any one of paragraphs 12 to 14.
第16項:上記投影露光ツールの上記結像挙動を調節するのに第1のアクチュエータと第2のアクチュエータが使用され、アクチュエータの各々は、第1の結像誤差を修正することを可能にし、第1のアクチュエータは、更に、第2の結像誤差を修正することも可能にし、第1のアクチュエータの所定の操作に対して、第2の結像誤差の反応は、第1の結像誤差の反応よりも小さく、アクチュエータは、第1のアクチュエータの所定の操作に対する第2の結像誤差の反応が所定の閾値よりも大きい場合にのみ第2の結像誤差を最小にするように操作される第12項から第15項のいずれか1項に記載の方法。 Item 16: A first actuator and a second actuator are used to adjust the imaging behavior of the projection exposure tool, each of the actuators enabling to correct a first imaging error, The first actuator also makes it possible to correct the second imaging error, the response of the second imaging error to the predetermined actuation of the first actuator being the first imaging error And the actuator is operated to minimize the second imaging error only if the response of the second imaging error to the predetermined actuation of the first actuator is greater than the predetermined threshold. 20. The method according to any one of paragraphs 12-15.
第17項:与えられたレイアウトにおける上記リソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が決定され、投影対物系の上記結像挙動が、上記電磁放射線によって引き起こされる上記投影対物系の上記光学特性の上記変化を補正するために、少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が低減されるように調節され、リソグラフィ結像誤差の低減が、リソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度を有する第1項から第16項のいずれか1項に記載の方法。 Clause 17: at least one lithographic imaging error having an influence on the lithographic image in a given layout is determined, and the imaging behavior of the projection objective is caused by the electromagnetic radiation The at least one lithographic imaging error is adjusted to be reduced to compensate for the change in the optical properties, wherein the reduction of the lithographic imaging error has a higher priority than the smoothing of the overall wavefront deviation of the lithographic image. 17. A method according to any one of the preceding clauses having a degree.
第18項:上記投影露光ツールの上記結像挙動は、上記物体構造の上記結像を行う前に調節され、及び/又は上記結像工程中に動的に調節される第1項から第17項のいずれか1項に記載の方法。 Item 18: The imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted before performing the imaging of the object structure and / or is dynamically adjusted during the imaging step. The method according to any one of the items.
第19項:上記結像中に、上記電磁放射線は、上記投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の光学特性の変化を引き起こし、結像工程中に電磁放射線によって光学要素内に誘起される熱分布が決定され、決定された誘起熱分布から、熱分布の解析関数であって光学要素の熱固有モードを含む温度分布関数を用いて、光学要素内に生じる温度分布が計算され、物体構造が上記像平面内に結像され、上記投影露光ツールの上記結像挙動が、計算された温度分布から導出される光学要素の光学特性の変化に基づいて調節される第1項から第18項のいずれか1項に記載の方法。 Item 19: During the imaging, the electromagnetic radiation causes a change in the optical properties of at least one single optical element of the projection objective and is induced in the optical element by the electromagnetic radiation during the imaging process The heat distribution is determined, and from the determined induced heat distribution, the temperature distribution occurring in the optical element is calculated using the analytical function of the heat distribution, which is the thermal distribution function including the thermal eigenmode of the optical element, the object structure Are imaged in the image plane, and the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted on the basis of changes in the optical properties of the optical element derived from the calculated temperature distribution. The method according to any one of the above.
第20項:電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させる方法であって、上記結像工程中に上記電磁放射線によって上記光学要素内に誘起される熱分布を決定する段階と、上記決定された誘起熱分布から、熱分布の解析関数であって上記光学要素の熱固有モードを含む温度分布関数を用いて、光学要素内に生じる温度分布を計算する段階と、上記物体構造を上記像平面内に結像し、結像工程中に上記電磁放射線によって引き起こされる上記光学要素の上記光学特性の上記変化を少なくとも部分的に補償するために、上記計算された温度分布から導出される光学要素の光学特性の変化に基づいて、上記投影露光ツールの結像挙動が調節される段階とを含む。 Item 20: In order to image the object structure on the mask in the image plane using electromagnetic radiation, the electromagnetic radiation changes the optical properties of at least one single optical element of the projection objective during imaging A method of operating a projection exposure tool for microlithography having a projection objective system which causes a heat distribution induced in said optical element by said electromagnetic radiation during said imaging step; Calculating the temperature distribution generated in the optical element using the analytical function of the heat distribution, which is the analytical function of the heat distribution and including the thermal eigenmode of the optical element, from the determined induced heat distribution; In order to image in the image plane and to at least partially compensate for the change in the optical properties of the optical element caused by the electromagnetic radiation during the imaging process, the calculated temperature Based on the change in the optical properties of the optical elements derived from the fabric, including the steps of imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted.
第21項:上記光学要素の上記温度分布関数は、時間の関数として与えられる第20項に記載の方法。 Clause 21: The method of clause 20, wherein the temperature distribution function of the optical element is given as a function of time.
第22項:上記温度分布関数は、固有値及び固有モードの解析を用いて上記光学要素の熱輸送方程式を解くことによって与えられる第20項又は第21項に記載の方法。 Clause 22: The method according to clause 20 or 21, wherein the temperature distribution function is given by solving a heat transport equation of the optical element using analysis of eigenvalues and eigenmodes.
第23項:上記光学要素の上記熱輸送方程式では、上記光学要素の光軸の方向に温度が一定であると見なされる第22項に記載の方法。 Clause 23: The method of clause 22, wherein in the heat transfer equation of the optical element, the temperature is considered to be constant in the direction of the optical axis of the optical element.
第24項:上記マスク上の上記物体構造のレイアウト、及び特に上記結像工程中にマスクを照明する上記放射線の角度分布を定める照明モードが与えられ、物体構造のレイアウト、及び特に該照明モードから上記光学要素内に誘起される熱分布が決定される第20項から第23項のいずれか1項に記載の方法。 Item 24: A layout of the object structure on the mask, and in particular an illumination mode defining the angular distribution of the radiation illuminating the mask during the imaging step is provided, the layout of the object structure, and in particular the illumination mode 22. A method according to any of paragraphs 20-23, wherein the heat distribution induced in the optical element is determined.
第25項:上記物体構造の上記レイアウトは、物体構造を物体構造の構造タイプと上記マスク上の物体構造の場所とに従って分類するのに使用され、上記光学要素内にもたらされる上記熱分布は、物体構造の分類に基づいて計算される第24項に記載の方法。 Clause 25: the layout of the object structure is used to classify the object structure according to the structure type of the object structure and the location of the object structure on the mask, and the heat distribution provided in the optical element is: The method according to claim 24, calculated based on the classification of object structure.
第26項:結像される上記マスク上の上記物体構造の上記レイアウト、及び特に上記照明モードが与えられ、物体構造が、物体構造の構造タイプに従って分類され、物体構造の分類に基づいて、上記結像工程中の上記投影対物系の上記光学特性の上記変化が計算され、結像工程中に上記電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を少なくとも部分的に補償するために、光学特性の計算された変化に基づいて、上記投影露光ツールの上記結像挙動が調節される第20項から第25項のいずれか1項に記載の方法。 Item 26: The layout of the object structure on the mask to be imaged, and in particular the illumination mode, is provided, the object structure is classified according to the structure type of the object structure, and the classification is based on the object structure classification. The change in the optical properties of the projection objective during the imaging process is calculated, and optical to at least partially compensate for the change in the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation during the imaging process. 26. A method according to any of paragraphs 20-25, wherein the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted based on the calculated change of the property.
第27項:上記投影対物系のいくつかの光学要素に対してそれぞれの温度分布が計算され、計算された温度分布から導出されるそれぞれの光学要素の上記光学特性の変化に基づいて、上記投影露光ツールの上記結像挙動が調節される第20項から第26項のいずれか1項に記載の方法。 Clause 27: The temperature distribution is calculated for some of the optical elements of the projection objective, and the projection is based on the change in the optical properties of each of the optical elements derived from the calculated temperature distribution. 27. A method according to any one of paragraphs 20 to 26, wherein the imaging behavior of the exposure tool is adjusted.
第28項:結像される上記マスク上の上記物体構造のレイアウトが与えられ、与えられたレイアウトに関するリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が決定され、投影対物系の上記結像挙動が、上記電磁放射線によって引き起こされる上記投影対物系の上記光学特性の上記変化を補正するために、少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が低減されるように調節され、投影対物系の結像挙動の調節は、リソグラフィ結像誤差の低減がリソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度で達成されるように実施される第20項から第27項のいずれか1項に記載の方法。 Item 28: A layout of the object structure on the mask to be imaged is given, and at least one lithographic imaging error which has an influence on the lithographic image for the given layout is determined, and the above of the projection objective An imaging behavior is adjusted in such a way that at least one lithographic imaging error is reduced, in order to compensate for the change of the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation, and imaging of the projection objective The adjustment of the behavior is performed as described in any one of paragraphs 20 to 27, wherein reduction of lithographic imaging errors is achieved with a higher priority than smoothing of the overall wavefront deviation of the lithographic image. the method of.
第29項:電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させる方法であって、結像される上記マスク上の上記物体構造のレイアウトを与え、与えられたレイアウトに関するリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差を決定する段階と、上記物体構造を上記像平面内に結像し、投影対物系の結像挙動が、上記電磁放射線によって引き起こされる上記投影対物系の上記光学特性の上記変化を補正するために、上記少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が低減されるように調節され、投影対物系の結像挙動の調節が、リソグラフィ結像誤差の低減が上記リソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度で達成されるように実施される段階とを含む。 Clause 29: A micro with a projection objective that causes the electromagnetic radiation to cause changes in the optical properties of the projection objective during imaging in order to image the object structure on the mask into the image plane using the electromagnetic radiation A method of operating a projection exposure tool for lithography, the layout of said object structure on said mask being imaged, at least one lithographic imaging having an influence on the lithographic image for a given layout Determining an error, imaging the object structure in the image plane, and imaging behavior of the projection objective correcting the change of the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation The at least one lithographic imaging error is adjusted to be reduced, and the adjustment of the imaging behavior of the projection objective Reduction comprises the steps carried out so as to achieve a higher priority than the smoothing of the entire wavefront deviation of the lithographic image.
第30項:上記少なくとも1つの結像誤差は、上記与えられたレイアウトにおける上記リソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つの他の結像誤差が、上記調節の結果として拡大されることに関わらず、選択的に低減される第29項に記載の方法。 Item 30: The at least one imaging error has an effect on the lithographic image in the given layout, regardless of at least one other imaging error being magnified as a result of the adjustment. 30. The method according to clause 29, wherein the method is selectively reduced.
第31項:低減されるリソグラフィ結像誤差は、上記与えられたレイアウトにおける上記リソグラフィ像に対して、上記調節の結果として拡大される上記リソグラフィ結像誤差よりも大きい影響を有する第30項に記載の方法。 Clause 31: The reduced lithographic imaging error has a greater effect on the lithographic image in the given layout than the lithographic imaging error magnified as a result of the adjustment. the method of.
第32項:上記物体構造の上記与えられたレイアウトに関して、与えられたレイアウトにおける上記リソグラフィ像に対して最も大きい影響を有するという点で最も関連のあるリソグラフィ結像誤差を含むリソグラフィ結像誤差サブグループが決定され、上記電磁放射線によって引き起こされる上記投影対物系の上記光学特性の上記変化を補正するために、リソグラフィ結像誤差サブグループの少なくとも1つの結像誤差が、サブグループ内に含まれない結像誤差が結果として拡大されることに関わらず選択的に低減されるように、投影対物系の上記結像挙動が調節される第29項から第31項のいずれか1項に記載の方法。 Item 32: A lithographic imaging error subgroup comprising the most relevant lithographic imaging errors in terms of having the greatest impact on the lithographic image in a given layout, for the given layout of the object structure In order to determine and correct the change in the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation, at least one imaging error of a lithographic imaging error subgroup is not included in the subgroup. 32. A method according to any one of paragraphs 29 to 31, wherein the imaging behavior of the projection objective is adjusted such that the image error is selectively reduced regardless of the resulting magnification.
第33項:上記投影対物系の上記結像挙動は、得られる上記結像誤差の上記低減の範囲が、物体構造の像が影響を受けるという点で結像誤差が関連性を有する物体構造のピッチとは基本的に独立であるように調節される第29項から第32項のいずれか1項に記載の方法。 Item 33: The above-mentioned imaging behavior of the above-mentioned projection objective system is an object structure in which the above-mentioned reduction range of the above-mentioned imaging error obtained is related to the imaging error in that The method according to any one of paragraphs 29 to 32, wherein the method is adjusted to be essentially independent of pitch.
第34項:低減される結像誤差は、直交する向きを有する物体構造を異なる平均焦点面にフォーカスさせる第29項から第33項のいずれか1項に記載の方法。 Clause 34: The method according to any one of clauses 29 to 33, wherein the reduced imaging error focuses object structures having orthogonal orientations on different mean focal planes.
第35項:上記投影対物系の上記結像挙動は、得られる直交する向きを有する物体構造の平均焦点面の間の距離が最小にされるように、上記リソグラフィ像の上記波面偏位におけるゼルニケ多項式Z5及び/又はZ6の係数を調節することによって調節される第34項に記載の方法。 Item 35: The imaging behavior of the projection objective is such that the Zernike at the wavefront deflection of the lithographic image is such that the distance between the average focal planes of the resulting orthogonally oriented object structures is minimized. The method according to paragraph 34, wherein the method is adjusted by adjusting the coefficients of the polynomials Z5 and / or Z6.
第36項:低減される結像誤差は、上記投影対物系の線形倍率誤差及び/又は3次の歪曲誤差を含む第29項から第35項のいずれか1項に記載の方法。 Clause 36: The method according to any one of clauses 29 to 35, wherein the imaging errors reduced include linear magnification error and / or third order distortion error of the projection objective.
第37項:最小化される結像誤差は、直交する向きを有する物体構造の像を上記像平面内で異なってシフトさせる第29項から第36項のいずれか1項に記載の方法。 Clause 37: The method according to any one of clauses 29 to 36, wherein the imaging error to be minimized shifts the image of the object structure having orthogonal orientation differently in the image plane.
第38項:上記投影対物系の上記結像挙動は、構造のピッチ平均倍率、3次の歪曲、及び/又は一定の横方向シフトが最小にされるように、上記リソグラフィ像の上記波面偏位における上記ゼルニケ多項式Z2及び/又はZ3の係数を調節することによって調節される第37項に記載の方法。 Item 38: The imaging behavior of the projection objective is such that the wavefront deviation of the lithographic image is such that a pitch average magnification of the structure, a third order distortion and / or a constant lateral shift is minimized. 38. A method according to clause 37, wherein the method is adjusted by adjusting the coefficients of the Zernike polynomials Z2 and / or Z3.
第39項:上記物体構造が、物体構造の構造タイプに従って分類され、物体構造の分類に基づいて、上記結像工程中の上記投影対物系の上記光学特性の上記変化が近似的に計算され、結像工程中に上記電磁放射線によって引き起こされる投影対物系の光学特性の変化を少なくとも部分的に補償するために、光学特性の計算された変化に基づいて、上記投影露光ツールの上記結像挙動が調節される第29項から第38項のいずれか1項に記載の方法。 Item 39: The object structure is classified according to the structure type of the object structure, and based on the object structure classification, the change of the optical properties of the projection objective during the imaging step is approximately calculated. The imaging behavior of the projection exposure tool is based on a calculated change of optical properties in order to at least partially compensate for the change of optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation during the imaging process. 39. A method according to any one of paragraphs 29 to 38 which is adjusted.
第40項:上記結像中に、上記電磁放射線は、上記投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の光学特性の変化を引き起こし、光学要素によって吸収される流入熱分布の解析関数であって光学要素の熱固有モードを含む単一光学要素の温度分布関数が与えられ、上記結像工程中に電磁放射線によって光学要素内に誘起される熱分布が決定され、光学要素内に生じる温度分布が、決定された誘起熱分布から温度分布関数を用いて計算され、上記物体構造が上記像平面内に結像され、計算された温度分布から導出された光学要素の光学特性の変化に基づいて、上記投影露光ツールの上記結像挙動が調節される第29項から第39項のいずれか1項に記載の方法。 Item 40: During the imaging, the electromagnetic radiation causes a change in the optical properties of at least one single optical element of the projection objective and is an analytical function of the inflow heat distribution absorbed by the optical element, Given a temperature distribution function of a single optical element including thermal eigenmodes of the optical element, the heat distribution induced in the optical element by electromagnetic radiation is determined during the imaging step, and the temperature distribution occurring in the optical element is , Based on the change in the optical properties of the optical element calculated from the determined induced heat distribution using the temperature distribution function, the object structure is imaged in the image plane, and the calculated temperature distribution is 40. A method according to any one of paragraphs 29 to 39, wherein the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted.
第41項:電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させるための制御装置であって、制御装置は、結像される上記マスク上の上記物体構造のレイアウトを受け取るための入力デバイスと、上記物体構造をそれらの構造タイプに従って分類し、上記結像工程中にもたらされる上記投影対物系の上記光学特性の上記変化を該物体構造の分類に基づいて近似的に計算するように構成された処理デバイスと、上記結像工程中に上記電磁放射線によって引き起こされる上記投影対物系の上記光学特性の上記変化を少なくとも部分的に補償するために、上記投影露光ツールの結像挙動を光学特性の上記計算された変化に基づいて調節するように構成された調節デバイスとを含む。 Item 41: In order to image an object structure on a mask into an image plane using electromagnetic radiation, during imaging an electromagnetic radiation has a projection objective that causes a change in the optical properties of the projection objective A controller for operating a projection exposure tool for lithography, the controller comprising: an input device for receiving a layout of the object structure on the mask to be imaged; A processing device configured to classify according to type and to approximate the change in the optical properties of the projection objective introduced during the imaging step based on the classification of the object structure; In order to at least partially compensate for the changes in the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation during the process, imaging of the projection exposure tool The comprising an adjustment device configured to adjust based on the calculated change in optical properties.
第42項:電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の少なくとも1つの単一光学要素の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させるための制御装置であって、制御装置は、上記結像工程中に上記電磁放射線によって上記単一光学要素内に誘起される熱分布から光学要素内に生じる温度分布を計算し、生じる温度分布が、熱分布の解析関数であって光学要素の熱固有モードを含む単一光学要素の温度分布関数を用いて計算されるように構成された処理デバイスと、上記結像工程中に上記電磁放射線によって引き起こされる上記光学要素の上記光学特性の上記変化を少なくとも部分的に補償するために、上記計算された温度分布から導出される光学要素の光学特性の変化に基づいて、上記投影露光ツールの上記結像挙動を調節するように構成された調節デバイスとを含む。 Item 42: During imaging, the electromagnetic radiation changes the optical properties of at least one single optical element of the projection objective during imaging in order to image the object structure on the mask in the image plane using the electromagnetic radiation A control device for operating a projection exposure tool for microlithography having a projection objective system that causes the control device to be induced in the single optical element by the electromagnetic radiation during the imaging process Calculate the temperature distribution generated in the optical element from the heat distribution, and the generated temperature distribution is calculated using the analytical function of the heat distribution and the temperature distribution function of a single optical element including the thermal eigenmode of the optical element And at least partially compensating for the change in the optical properties of the optical element caused by the electromagnetic radiation during the imaging process, Based on the change in the optical properties of the optical elements derived from the temperature distribution, and a configured regulation device to regulate the imaging behavior of the projection exposure tool.
第43項:電磁放射線を用いてマスク上の物体構造を像平面内に結像するために、結像中に、電磁放射線が、投影対物系の光学特性の変化を引き起こす投影対物系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光ツールを作動させるための制御装置であって、制御装置は、結像される上記マスク上の上記物体構造のレイアウトを受け取るための入力デバイスと、上記与えられたレイアウトにおけるリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差を決定し、かつ上記電磁放射線によって引き起こされる上記投影対物系の上記光学特性の上記変化を少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が低減されるように補正するための調節設定値を計算するように構成され、リソグラフィ結像誤差の低減が、リソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度で達成される処理デバイスと、上記計算された調節設定値に従って上記投影対物系の上記結像挙動を調節するように構成された調節デバイスとを含む。 Item 43: A micro with a projection objective that causes electromagnetic radiation to cause changes in the optical properties of the projection objective during imaging in order to image the object structure on the mask into the image plane using the electromagnetic radiation A controller for operating a projection exposure tool for lithography, the controller comprising: an input device for receiving a layout of the object structure on the mask to be imaged; and lithography in the layout given above At least one lithographic imaging error having an influence on the image is determined, and the change of the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation is reduced by at least one lithographic imaging error. Configured to calculate adjustment settings for correcting, the reduction of the lithographic imaging error A processing device achieved with a higher priority than smoothing of body wavefront deviations, and an adjustment device configured to adjust the imaging behavior of the projection objective according to the calculated adjustment settings. .
第44項:第1項から第40項のいずれか1項に記載の方法を行うように構成された第41項から第43項のいずれか1項に記載の制御装置。 Clause 44: The control device of any one of clauses 41 to 43, configured to perform the method of any one of clauses 1 to 40.
第45項:第41項から第44項のいずれか1項に記載の制御装置を含むマイクロリソグラフィのための投影露光ツール。 Clause 45: A projection exposure tool for microlithography, comprising a controller according to any of clauses 41 to 44.
本発明を本発明を限定しない例示的な実施形態を用いて説明した。当業者は、特許請求の範囲に具陳する本発明及びその均等物の範囲から逸脱することなく変形及び修正を想起されるであろう。 The invention has been described using exemplary embodiments which do not limit the invention. Variations and modifications will occur to those skilled in the art without departing from the scope of the invention as set forth in the appended claims and the equivalents thereof.
10 投影露光ツール
12 放射線源
13 電磁放射線
13a 電磁放射線
13b 電磁放射線
14 光軸
16 照明系
18 光学要素
20 マスク
22 物体平面
24 基板
26 投影対物系
28 像平面
30 光学要素
31 フルチップ
32 セル区域
34 周辺部
40 制御装置
42 入力デバイス
44 処理デバイス
46 調節デバイス
50 レンズ要素
52 光軸
54 レンズ面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Projection exposure tool 12 Radiation source 13 Electromagnetic radiation 13a Electromagnetic radiation 13b Electromagnetic radiation 14 Optical axis 16 Illumination system 18 Optical element 20 Mask 22 Object plane 24 Substrate 26 Projection objective system 28 Image plane 30 Optical element 31 Full chip 32 Cell area 34 Peripheral part 40 controller 42 input device 44 processing device 46 adjustment device 50 lens element 52 optical axis 54 lens surface
Claims (15)
結像される前記マスク上の前記物体構造のレイアウトを与え、該物体構造をそれらの構造タイプに従って分類する段階と、
前記物体構造の前記分類に基づいて、前記結像工程中にもたらされる前記投影対物系の前記光学特性の前記変化を計算する段階と、
前記物体構造を前記像平面内に結像するために前記投影露光ツールを使用し、前記結像工程中に前記電磁放射線によって引き起こされる前記投影対物系の前記光学特性の前記変化を少なくとも部分的に補償するために、該投影露光ツールの結像挙動が、該光学特性の前記計算された変化に基づいて調節される段階と、
を含むことを特徴とする方法。 Projection for microlithography with a projection objective in which the electromagnetic radiation causes a change in the optical properties of the projection objective during imaging in order to image an object structure on a mask into the image plane using the electromagnetic radiation A method of operating the exposure tool,
Providing a layout of the object structures on the mask to be imaged and classifying the object structures according to their structure type;
Calculating the change in the optical properties of the projection objective brought about during the imaging step based on the classification of the object structure;
The projection exposure tool is used to image the object structure in the image plane, and at least partially the change in the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation during the imaging step. To compensate, the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted based on the calculated change of the optical properties;
A method characterized by comprising.
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 The mask is illuminated during the imaging step with the radiation in a particular illumination mode defining an angular distribution of the electromagnetic radiation illuminating the mask, the calculation of the change in the optical characteristic further comprising Done based on the lighting mode,
A method according to claim 1, characterized in that.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の方法。 A thermal eigenmode of at least one single optical element of the projection objective is provided with the projection objective, the calculation of the change of the optical property being performed based on the thermal eigenmode,
The method according to claim 1 or 2, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の方法。 The calculation of the change of the optical properties of the projection objective comprises the calculation of the angular distribution of the electromagnetic radiation incident on the projection objective for each of the classified structure types.
The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の方法。 The classification of the object structure comprises the determination of the size of the respective area covered by the different types of structures on the mask
The method according to any one of the preceding claims, characterized in that:
第1のタイプの領域が、第2のタイプの領域に対して密に配列された物体構造を含み、該第2のタイプの領域は、該第1のタイプの領域に対して疎に配列された物体構造を含む、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の方法。 The classification of the object structure comprises the division of the mask into at least two types of regions,
A region of a first type comprises an object structure closely arranged to a region of a second type, the regions of the second type being arranged sparsely to a region of the first type Containing different object structures,
A method according to any one of the preceding claims, characterized in that.
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の方法。 Deviations of wavefronts in the image plane due to the changes in the optical properties are calculated, and the imaging behavior of the projection exposure tool is adjusted to compensate for the calculated wavefront deviations.
The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that.
前記リソグラフィ結像誤差の前記低減は、前記リソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度を有する、
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の方法。 At least one lithographic imaging error having an influence on the lithographic image for a given layout is determined, said imaging behavior of said projection objective being of said optical properties of said projection objective caused by said electromagnetic radiation. Adjusted to reduce the at least one lithographic imaging error to correct the change
The reduction of the lithographic imaging error has a higher priority than smoothing of the overall wavefront deviation of the lithographic image
A method according to any one of the preceding claims, characterized in that.
前記結像工程中に前記電磁放射線によって前記光学要素内に誘起される熱分布を決定する段階と、
前記決定された誘起熱分布から、該熱分布の解析関数であり、かつ前記光学要素の熱固有モードを含む温度分布関数を用いて、該光学要素内に生じる温度分布を計算する段階と、
前記物体構造を前記像平面内に結像し、前記投影露光ツールの該結像挙動が、該結像工程中に前記電磁放射線によって引き起こされる前記光学要素の前記光学特性の前記変化を少なくとも部分的に補償するために、前記計算された温度分布から導出された該光学要素の該光学特性の変化に基づいて調節される段階と、
を含むことを特徴とする方法。 A projection objective that causes a change in the optical properties of at least one single optical element of the projection objective during the imaging to image an object structure on a mask into the image plane using the electromagnetic radiation A method of operating a projection exposure tool for microlithography having
Determining the heat distribution induced in the optical element by the electromagnetic radiation during the imaging step;
Calculating a temperature distribution generated in the optical element using a temperature distribution function that is an analytical function of the heat distribution and includes a thermal eigenmode of the optical element from the determined induced heat distribution;
Imaging the object structure in the image plane, and the imaging behavior of the projection exposure tool at least partially covering the change of the optical properties of the optical element caused by the electromagnetic radiation during the imaging step Adjusting based on the change of the optical property of the optical element derived from the calculated temperature distribution to compensate for
A method characterized by comprising.
ことを特徴とする請求項9に記載の方法。 The temperature distribution function is given by solving the heat transfer equation of the optical element using eigenvalue and eigenmode analysis
The method according to claim 9, characterized in that.
結像される前記マスク上の前記物体構造のレイアウトを与え、該与えられたレイアウトに関するリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差を決定する段階と、
前記物体構造を前記像平面内に結像し、前記投影対物系の該結像挙動が、前記電磁放射線によって引き起こされる該投影対物系の前記光学特性の前記変化を補正するために前記少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が低減されるように調節され、該投影対物系の該結像挙動の該調節が、該リソグラフィ結像誤差の該低減がそれによって前記リソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度で達成されるように行われる段階と、
を含むことを特徴とする方法。 Projection for microlithography with a projection objective in which the electromagnetic radiation causes a change in the optical properties of the projection objective during imaging in order to image an object structure on a mask into the image plane using the electromagnetic radiation A method of operating the exposure tool,
Providing a layout of the object structure on the mask to be imaged and determining at least one lithographic imaging error that has an influence on the lithographic image for the given layout;
Imaging the object structure in the image plane and the imaging behavior of the projection objective to correct the change of the optical properties of the projection objective caused by the electromagnetic radiation The adjustment of the imaging behavior of the projection objective is adjusted so that the lithographic imaging error is reduced, the reduction of the lithographic imaging error thereby the smoothing of the overall wavefront deviation of the lithographic image Steps taken to be achieved with high priority,
A method characterized by comprising.
結像される前記マスク上の前記物体構造のレイアウトを受け取るための入力デバイスと、
前記物体構造をそれらの構造タイプに従って分類し、かつ該物体構造の該分類に基づいて前記結像工程中にもたらされる前記投影対物系の前記光学特性の前記変化を近似的に計算するように構成された処理デバイスと、
前記結像工程中に前記電磁放射線によって引き起こされる前記投影対物系の前記光学特性の前記変化を少なくとも部分的に補償するために、該光学特性の前記計算された変化に基づいて前記投影露光ツールの前記結像挙動を調節するように構成された調節デバイスと、
を含むことを特徴とする制御装置。 Projection for microlithography with a projection objective in which the electromagnetic radiation causes a change in the optical properties of the projection objective during imaging in order to image an object structure on a mask into the image plane using the electromagnetic radiation A controller for operating the exposure tool,
An input device for receiving a layout of the object structure on the mask to be imaged;
It is arranged to classify the object structures according to their structure type and approximately calculate the change of the optical properties of the projection objective brought about during the imaging step based on the classification of the object structures Processing devices, and
To at least partially compensate the change of the optical property of the projection objective caused by the electromagnetic radiation during the imaging step, based on the calculated change of the optical property An adjustment device configured to adjust the imaging behavior;
A control device characterized by including.
前記単一光学要素内に生じる温度分布を前記結像工程中に前記電磁放射線によって該光学要素内に誘起される熱分布から計算するように構成され、該生じる温度分布が、該単一光学要素の温度分布関数を用いて計算され、該温度分布関数が、該熱分布の解析関数であり、かつ該光学要素の熱固有モードを含む処理デバイスと、
前記結像工程中に前記電磁放射線によって引き起こされる前記光学要素の前記光学特性の前記変化を少なくとも部分的に補償するために、前記計算された温度分布から導出された該光学要素の該光学特性の変化に基づいて前記投影露光ツールの前記結像挙動を調節するように構成された調節デバイスと、
を含むことを特徴とする制御装置。 A projection objective that causes a change in the optical properties of at least one single optical element of the projection objective during the imaging to image an object structure on a mask into the image plane using the electromagnetic radiation A controller for operating a projection exposure tool for microlithography having
The temperature distribution occurring in the single optical element is configured to be calculated from the heat distribution induced in the optical element by the electromagnetic radiation during the imaging step, the resulting temperature distribution being the single optical element A processing device that is calculated using a temperature distribution function of the optical component, the temperature distribution function being an analytical function of the heat distribution, and including a thermal eigenmode of the optical element;
The optical properties of the optical element derived from the calculated temperature distribution to at least partially compensate for the changes in the optical properties of the optical element caused by the electromagnetic radiation during the imaging step An adjustment device configured to adjust the imaging behavior of the projection exposure tool based on a change;
A control device characterized by including.
結像される前記マスク上の前記物体構造のレイアウトを受け取るための入力デバイスと、
前記与えられたレイアウトに関するリソグラフィ像に対して影響を有する少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差を決定し、かつ前記電磁放射線によって引き起こされる前記投影対物系の前記光学特性の前記変化を該少なくとも1つのリソグラフィ結像誤差が低減されるように補正するための調節設定値を計算するように構成され、該リソグラフィ結像誤差の該低減が、それによって該リソグラフィ像の全体波面偏位の平滑化よりも高い優先度で達成される処理デバイスと、
前記計算された調節設定値に従って前記投影対物系の前記結像挙動を調節するように構成された調節デバイスと、
を含むことを特徴とする制御装置。 Projection for microlithography with a projection objective in which the electromagnetic radiation causes a change in the optical properties of the projection objective during imaging in order to image an object structure on a mask into the image plane using the electromagnetic radiation A controller for operating the exposure tool,
An input device for receiving a layout of the object structure on the mask to be imaged;
Determining at least one lithographic imaging error having an influence on the lithographic image for the given layout, and the change in the optical property of the projection objective caused by the electromagnetic radiation; It is configured to calculate adjustment settings for correction to reduce image error, wherein the reduction of the lithographic imaging error is thereby prioritized over smoothing of the overall wavefront deviation of the lithographic image. Processing device achieved with
An adjustment device configured to adjust the imaging behavior of the projection objective according to the calculated adjustment settings;
A control device characterized by including.
請求項12から請求項14のいずれか1項に記載の制御装置、
を含むことを特徴とする投影露光ツール。 A projection exposure tool for microlithography,
The control device according to any one of claims 12 to 14.
A projection exposure tool characterized in that it comprises:
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