JP7055144B2 - 組立誤差を特定する方法 - Google Patents

Description

本発明は、好ましくはマイクロリソグラフィ投影露光装置の、特に光学配置構成のコンポーネントの、特に防振された構造要素の配置及び／又は組立て中の組立誤差を特定する方法に関する。

超小型電子技術及び微細構造化技術のナノ構造要素及び微細構造要素を製造することができるマイクロリソグラフィ投影露光装置では、投影露光装置の構造要素及びコンポーネントは、構造要素又はコンポーネントの外的要因による振動、ひいてはそれに関連する位置変化による悪影響が回避されるように、かかる装置の高分解能に必要なコンポーネントの配置の精度のためにできる限り防振されるよう取り付けられなければならない。

したがって、投影露光装置の光学コンポーネント、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影レンズは、揺動自在なキャリアフレーム（光学フレーム）に装着することができ、キャリアフレームは、外部振動に対抗するアクチュエータにより安定化され得る。ここで、センサが全６運動自由度での指定の参照位置に対するキャリアフレームの運動を捕捉する結果として、アクチュエータは、キャリアフレームの位置の変化及び／又は空間的向きの変化に対抗するよう制御又は調整され得る。

したがって、光学コンポーネント用のキャリアフレーム等のこのタイプの防振された構造要素では、動的安定化及び防振を確保するために揺動自在な取付けが絶えず維持されることが重要である。

したがって、取付け中に、すなわちかかる構造要素の配置及び／又は組立て中に、例えばケーブル等が構造要素と不用意に接触した場合に揺動自在な構造要素が隣接コンポーネントと予期せず機械的に接触することで、構造要素の自在な取付けと動的安定化及び防振とが損なわれないようにすべきである。

さらに、キャリアフレームに不正確に取り付けられたコンポーネント、例えば締まっていないねじは、例えばコンポーネントの緩い配置によりさらなる振動源が導入された場合に構造要素の振動挙動に、したがって動的安定化及び防振に悪影響を及ぼし得る。例として、キャリアフレームに不正確に固定された付属部品が振動の追加をもたらし得る結果として、対応するアクチュエータの作動による動的安定化及び防振がより困難になる。

揺動自在な又は防振された構造要素での予期せぬ機械的接触又はコンポーネントの固定が不十分であることによる付加的な振動成分の導入等の、対応する組立て誤差は、光学コンポーネント用のキャリアフレーム等の対応する構造要素において検出することができ、これは、取り付けられた構造要素を動的安定化及び防振のために能動的に調整される既存のアクチュエータを介して励振しることにより行われ、励振により発生する試験対象構造要素の振動挙動が捕捉され、正確に配置され取り付けられた構造要素の振動挙動に対応する参照挙動と比較される。励振により発生し捕捉された振動挙動と正確に取り付けられた構造要素の参照挙動との差が確認された場合、そこから組立て誤差が生じたと推定することが可能である。

揺動自在構造要素の機械的接触による組立て誤差では、構造要素の既知の固有周波数の周波数シフト又は対応する固有周波数の減衰が観察され得る。不正確に取り付けられた個々の部品は、そのスペクトル内の付加的な共振周波数により検出され得る。

構造要素を励振して、参照挙動に対して生じ得る構造要素の励振振動挙動の差を捕捉する際の手順として、異なる周波数及び異なる振動特性の振動を起こすため及びそれに対する構造要素の振動応答を捕捉するために、アクチュエータは単独で、及び一定の周波数範囲でのアクチュエータの作動の種々の重ね合わせと組み合わせて作動される。これは、周波数応答測定とも称する。

組立て誤差はこの方法で確実に検出できるが、１つの問題は、組立て誤差のタイプに関する、特に位置に関する情報が全く得られないか又は不十分であることである。

したがって、組立て誤差をなくすために、例えば内視鏡法を用いて、組立て配置の、すなわち例えばキャリアフレームに配置された光学系の複雑な調査を実行する必要があるか、又は組立て誤差を逐次発見するために既に配置され取り付けられた構造要素を逐次分解しなければならない。これは非常に時間がかると共に高価であり、したがって組立て誤差の確認の改善が求められる。

したがって、本発明の目的は、既に取り付けられた構造要素の複雑な検査を防止できるように、組立て誤差の場所及び／又はタイプのより正確な識別を可能にする、組立て誤差を特定する方法を提供することである。組立て誤差を特定する当該方法は、容易に実行可能であり且つ組立て誤差の目標とする補正を可能にするべきである。

上記目的は、請求項１の特徴を有する組立て誤差を特定する方法と、請求項１０に記載のコンピュータプログラムと、特にマイクロリソグラフィの分野において、請求項１１の特徴を有する投影露光装置とにより達成される。有利な設計実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明は、不正確に配置されたコンポーネント又は揺動自在構造要素に誤って当接したコンポーネント等の組立て誤差が、組立て誤差に関して観察された振動の向きに応じて励振により発生した振動挙動に異なる影響を及ぼすという知見に基づく。例として、回転軸周りの振動が観察された場合、その回転軸に直接割り当てられる組立て誤差は、励振振動挙動に大きな影響を及ぼすことはないが、回転軸から離れて位置する組立て誤差は、所与のトルクにより構造要素の励振振動挙動に大きな影響を及ぼす。結果として、回転軸周りの振動の場合、その回転軸で直接調査される構造要素に載っている外的構造要素は、載っている外的構造要素が回転軸から離れて位置する場合ほどは励振振動挙動に大きく影響しない。同様に、回転軸におけるねじ接続の不十分な締付けは、回転軸から離れて位置すしそれに対応して回転軸に関するトルクを示す締付け不十分なねじ接続よりも励振振動挙動に対する影響が小さい。このようにして、構造要素の望ましくない接触又は不正確に取り付けられた構造要素に加えて、コンポーネントの欠損等の欠損又は付加質量を捕捉することも可能である。

したがって、組立て誤差の特定は、最初に調査対象の構造要素を既知の周波数応答測定に従って励振し、特に少なくとも３つの独立した空間方向の振動軸に関して励振し、励振された構造要素の振動挙動を捕捉することにより実行することができる。調査対象の構造要素の励振は、例えば、動的安定化又は防振調整のために防振された構造要素にすでに位置するアクチュエータにより実行され得ることが有利である。励振された構造要素の振動挙動の捕捉は、動的位置安定化及び向き安定化に関して構造要素のアクチュエータを制御及び／又は調整するために対応する構造要素に既に設けられていることが好ましいセンサにより行うことができる。

構造要素の励振振動挙動の捕捉後に、上記捕捉された振動挙動を、同様に励振された正確に取り付けられた構造要素の振動挙動に対応する参照挙動と比較することができる。捕捉された振動挙動を参照挙動と比較することにより、組立て誤差があることを示唆する偏差が生じたか否かを判定することが可能である。この状況において、偏差が偏差として識別されるように、偏差が超えなければならない限界値が規定され得る。

調査対象の構造要素の励振、励振された構造要素の振動挙動の捕捉、及び捕捉された振動挙動と参照挙動との比較、並びに偏差の判定を含む、本方法の上記ステップは、複数回繰り返され、励振は、異なる独立した空間方向に関して実行される。励振は生じ得る組立て誤差に関して異なる向きで起こるので、捕捉された振動挙動は組立て誤差毎に特徴が異なり、異なる空間方向に関する励振に応じて、誘発された振動挙動の参照挙動からの最小及び／又は最大偏差を識別することにより、組立て誤差を特定することが可能である。

例として、本方法の１巡目で直交座標系のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸が回転振動の回転軸として働くように励振が実行される場合、且つ２巡目で異なる直交座標系のｘ’軸、ｙ’軸、及びｚ’軸が回転振動の回転軸として用いられるように励振が実行される場合、確認された偏差の比較により、組立て誤差が異なる回転軸に対してどのような配置であるかを推定することが可能である。異なる回転軸での多数の励振と、それに対応する上記異なる回転軸に対する捕捉された振動挙動の比較とにより、組立て誤差の場所を判定することが可能である。

励振の特徴が異なる多数の周波数挙動測定を実行するための複雑さを回避するために、少なくとも３つの独立した空間方向の振動軸に関する調査対象の構造要素の励振から、構造要素の振動挙動に関する捕捉値を数学的に評価して、捕捉された振動挙動が多数の仮想振動軸に関して評価されるようにすることにより組立て誤差の位置及び／又はタイプに関する情報をこのようにして得ることが可能である。したがって、この変形形態では、周波数応答測定を追加する必要がない。より正確には、３つの独立した空間軸に関する調査対象の構造要素の励振による周波数応答測定の既に利用可能なデータが、そもそも組立て誤差があることを示すためだけでなく組立て誤差の特定を行うためにも単に追加で評価される。捕捉された振動挙動が多数の仮想振動軸に関してどのようなものであるかについて、捕捉された振動挙動が解析されることにより、参照挙動からの最小又は最大偏差を有する仮想振動軸を識別することが可能であり、その結果、上記情報から組立て誤差を特定することができる。例として、多数の仮想回転軸に関する捕捉された振動挙動の評価において、参照挙動からの捕捉された振動挙動の偏差がどの仮想回転軸で最小かを確認することが可能である。この仮想回転軸は、その場合、組立て誤差がこの回転軸上に位置するはずであることを示す。これにより、組立て誤差の特定が可能である。

第１方法ステップ（方法ステップａ））における励振は特に、３つの独立した空間方向に関する、すなわち例えば直交座標系の独立空間軸に沿った回転軸に関する回転振動の励振を含む。追加又は代替として、並進振動の励振をもたらすことができ、並進振動の励振のみの場合は３つの独立した空間方向の並進振動を実行することができるが、追加的な並進振動の励振の場合には、既に実行された回転振動の励振に加えて、並進振動を単に少なくとも１つの空間方向で実行することが可能である。当然ながら、３つの独立した空間方向の並進振動に加えて、少なくとも１つの回転軸周りの回転振動を適宜起こすことも可能である。概して、異なるタイプの振動に関する異なる励振の多様な組み合わせが可能である。

したがって、捕捉された振動挙動の評価について、多数の仮想回転軸及び／又は並進軸に関して評価を行うことができる。

励振された構造要素の捕捉された振動挙動の評価に用いられる多数の仮想振動軸が、調査中の構造要素の質量中心を通って延び且つ方位角φが０～２πで極角θが０～２πの球面座標を有することにより規定される。多数の仮想振動軸は、方位角φ及び極角θが好ましくは０～２πの均一な距離で段階的に変化することにより変化し得る。例として、３６０個の異なる方位角φ及び３６０個の異なる極角θを有し、方位角φ及び極角θの方向の個々の仮想振動軸間の距離がそれぞれ１°となる仮想振動軸を用いることが可能であり得る。数分の一度刻みの角度変化も当然可能である。

組立て誤差の特定をさらに改善するために、本方法は、連続で複数回実行することができ、２巡目以降に、調査対象の構造要素の質量中心の位置を質量の追加又は除去により変えることができるか、又は励振のための力の有効作用点（effective point of attack）を加振力の重ね合わせにより変えることができる。結果として、仮想振動軸の変更後の原点が仮想振動軸の評価において得られ、その結果、２巡目以降で仮想振動軸の原点を変えて確認された参照挙動からの最小又は最大偏差を有する仮想振動軸の交点は、組立て誤差の場所を正確に特定する。これは、対応する振動軸の実験的決定を用いる代替形態でも同様に可能である。

本方法の実施を繰り返す間の有効作用点の変更を用いる代替形態では、アクチュエータの加振力の重ね合わせが質量中心の仮想変位をもたらすので、質量中心の位置が調査対象の構造要素を変えずに加振力の重ね合わせにより効果的に変更される。

特定の周波数での参照挙動の振幅に対する上記周波数での捕捉された振動挙動の振幅の比は、正確に取り付けられた構造要素の参照挙動からの捕捉された振動挙動の偏差の尺度として働くことができる。例えば、構造要素へのコンポーネントの不正確な取付けの場合に、特定の周波数ｆでシステムの付加的な固有振動が検出された場合、上記周波数での参照の振幅に対する上記周波数での捕捉された振動の振幅の比は、誤差Δを示す。固有周波数の付加的な減衰又はシフトが外的構造要素との調査対象の構造要素の予期せぬ接触により起こる場合にも、これが当てはまる。捕捉された振動挙動の対応する周波数での捕捉された振幅と上記周波数での参照挙動の振幅との比は、ここでも誤差Δを示し（Δ＝ａ_ｖ ^{ｃａｐｔｕｒｅｄ}／ａ_ｖ ^{ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ}）、ａ_ｖ ^{ｃａｐｔｕｒｅｄ}はシフトした固有周波数での捕捉された振幅であり、ａ_ｖ ^{ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ}は周波数ｖでの参照挙動の対応する振幅である。

周波数は、０．１Ｈｚ～１００ｋＨｚの周波数範囲で選択され得る。

本方法は、コンピュータによるプログラムの実行時にコンピュータに本方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラムが動作する、電子データ処理システムにおいて実行することができる。したがって、コンピュータプログラム、及び本方法を実行するコンピュータプログラムが実行される制御ユニットを有するマイクロリソグラフィ投影露光装置も、本発明の主題である。

数学的技術は以下のように行うことができる。

機械システムは、
ｙ＝Ｇ×ｕ
により周波数領域で一般に記述され、式中、
ｙは初期値（複素ベクトル）、例えばシフト、回転を表し、
ｕは入力値（複素ベクトル）、例えば力を表し、
Ｇは周波数依存伝達挙動（複素関数）を表す。

複数の空間方向を有するシステムでは、これは

を意味する。

必要な入力値を求めて、これに対するシステムの回転に関する反応を評価するために、次式が適用される。
ｕ＝Ｇ^－１×ｙ

入力値及び出力値を回転及び並進に分けると、

が得られる。

が適用され、式中、ｙのパラメータ化が角度φ及びθ、すなわち球面座標系の方位角及び極角に対して行われる。

参照伝達挙動からの偏差を求める基準は、

であり、式中、
Ｇ^－１ _{ｒ，Ｒｅｆ}：参照伝達挙動
Ｇ^－１ _{ｒ，Ｆｅｈｌｅｒ}：外乱を伴う伝達挙動
である。

Δｕの最小を探すことにより、外乱の方向（ベクトル）を求めることができる。

明らかに、これは外乱のレバー（lever）が最小である方向に対応する。

最小を求める尺度として、Δｕの２ノルムを用いることができる。位相関係等の他の基準も可能であろう。

続いて、回転中心を数学的にシフトさせることができ、上記手順を再度実行することができる。

しかしながら、回転点のシフトには原点における並進も必要であり、これはさらなる計算で考慮しなければならない。

これは次式につながる。

式中、Ｓ_１：回転／シフトベクトル

理想的には、両方のベクトルが１点で交わる。しかしながら、現実には、環境条件、システム自体の不完全性、及び測定システムの不完全性によりベクトルが交わらないことになり得るので、回転点の少なくとももう１つのシフトが行われ得る。

外乱の位置の決定をさらに改善するために、別の基準を用いることができる。欠陥に起因するシステムの固有周波数の最大偏差。

これにより、以下の条件が得られる。

この場合も、回転中心を再度移動させて別のベクトルを求めることができ、

ここからさらに偏差の最大を求めることができる。

しかしながら、求めたベクトルｙ_ｒ，２及びｙ_ｒ，３は、外乱を受けることなく外乱に直交する。これは、ｙ_ｒがｙ_ｒ，２と平面Ｅ_１を張り、ｙ_ｒ，１がｙ_ｒ，３と平面Ｅ_２を張ることを意味する。

ここでも、こうして生成された２つの平面Ｅ_１及びＥ_２の交線ｋ_１上で、求められる欠陥が特定される。

得られるベクトルが１点のみで交わらない場合、これは現実に起こり得ることだが、外乱の座標をできる限り正確に推定するために、対応するさらなる最適化が外乱の方向／ベクトルの計算に続き得る。

添付図面は単に概略的に示すものである。

２次元図での本発明の基礎原理を示す概略図である。 ３次元の場合の本発明の原理の図である。 捕捉された振動挙動の評価に関する概略図である。 調査対象の構造要素の質量中心をそれぞれ変えて本方法を繰り返し実行した場合の組立誤差を特定する本発明による方法の図である。

本発明のさらに他の利点、特製、及び特徴は、以下の例示的な実施形態の詳細な説明で明らかとなるであろうが、本発明は上記例示的な実施形態に限定されない。

図１は、構造要素１の任意の形態を示すために任意の剛体として図示される、構造要素１、例えばＥＵＶ投影露光装置の光学コンポーネント用のキャリアフレームを２次元図で示す。外部構造要素２が、当接点３で構造要素１に当接している。回転軸４周りの振動時に、回転軸４からの当接点３の距離ρにより回転軸４周りの構造要素１の振動挙動に大きな影響が及ぶ。しかしながら、構造要素１における外的構造要素２の当接点３と構造要素１の質量中心とを通って延びる回転軸５周りの振動を観察すると、回転軸５周りの構造要素１の振動挙動に対する影響は最小となる。

これを図２で３次元の場合に関しても示し、３次元空間は座標系ｘ、ｙ、及びｚにより規定される。組立て誤差３の場所を通って延びる回転軸５の場合、振動軸５周りの回転振動に対する影響は最小である。振動軸５は、球面座標φ及びθを特徴とする。図３に示す概略図では、異なる回転軸における参照挙動からの捕捉された振動挙動の偏差が球面座標（φ，θ）でプロットされているが、回転軸（φ，θ）及び（φ＋π，θ＋π）を通る直線を規定する２つの最小値６が生じることが分かる。

回転軸に関する組立て誤差の位置を判定する際に唯一分かっているのは、組立て誤差が上記回転軸上で特定され得ることだが、上記軸上のどこで組立て誤差が特定されるかは分かっていないので、図４に示すように、構造要素の少なくとも２つの質量中心の位置又は質量中心の仮想位置に関して本方法を実行することができ、質量中心の２つの位置に関する確認された回転軸５及び５’は、組立て誤差３の位置が上記回転軸５又は５’上にあることをそれぞれ示す。より正確な特定のために、回転軸５及び５’の交点を続いて求めて、組立て誤差の位置３を正確に特定することができる。

本発明を例示的な実施形態により詳細に説明したが、本発明がこれらの例示的な実施形態に制限されるのではなく、添付の特許請求の範囲の保護範囲から逸脱しない限り、個々の特徴を省くことができるか又は種々のタイプの特徴の組み合わせを実施できるように変更が可能であることが当業者には自明である。本開示は、提示された個々の特徴の全ての組み合わせを含む。

１ 構造要素
２ 外的構造要素
３ 組立て誤差の場所
４ 回転軸
５、５’ 回転軸
６ 最小

Claims (13)

1. マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学配置構成のコンポーネントの防振された構造要素の配置及び／又は組立て中の組立誤差を特定する方法であって、
   ａ）少なくとも３つの独立した空間方向の振動軸に関して調査対象の前記構造要素を励振して、該励振された構造要素の振動挙動を捕捉するステップと、
   ｂ）捕捉された振動挙動を正確に取り付けられた構造要素の参照挙動と比較して、決定された限界値を超える偏差が生じたか否かを判定するステップと、
   ｃ１）前記ステップａ）及びｂ）を繰り返し実行するステップであり、前記ステップａ）及びｂ）の実行を繰り返す間に、以前の励振とは異なる少なくとも３つの独立した空間方向の振動軸に関する調査対象の前記構造要素の励振を実行して、前記参照挙動からの最小及び／又は最大偏差を有する励振振動軸を識別し、識別された振動軸に基づいて組立て誤差を特定するステップ、及び／又は
   ｃ２）複数の仮想振動軸に関する捕捉された前記振動挙動を評価して、前記参照挙動からの最小及び／又は最大偏差を有する前記仮想振動軸を識別し、該識別された仮想振動軸に基づいて組立て誤差を特定するステップと
   を含む方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記励振するステップは、少なくとも１つの回転軸周りの回転振動を起こすことを含むことを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、
   前記励振するステップは、３つの独立した空間方向の３つの回転軸周りの回転振動を起こすことを含むことを特徴とする方法。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の方法において、
   前記励振するステップは、少なくとも１つの空間方向の並進振動を起こすことを含むことを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法において、
   前記励振するステップは、複数の独立した空間方向の並進振動を起こすことを含むことを特徴とする方法。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の方法において、
   前記複数の仮想振動軸は、調査中の前記構造要素の質量中心を通って延び且つ方位角φが０～２πで極角θが０～２πの球面座標を有する軸により規定され、方位角φ及び極角θは、０～２πの均一な距離で段階的に変わることを特徴とする方法。
7. 請求項１～６に記載の方法において、
   前記捕捉された振動挙動を評価するステップは、複数の仮想回転軸に関して実行されることを特徴とする方法。
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の方法において、
   前記捕捉された振動挙動を評価するステップは、複数の仮想並進軸に関して実行されることを特徴とする方法。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の方法において、
   前記ステップａ）及びｂ）及びｃ１）及び／又はｃ２）を有する方法を、少なくとも２巡し、２巡目以降に、前記調査対象の構造要素の質量中心の位置を質量の追加又は除去により変えるか、又は励振のための力の有効作用点を加振力の重ね合わせにより変えることを特徴とする方法。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の方法において、
    前記励振するステップは、一定の周波数範囲で行われることを特徴とする方法。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法において、
    特定の周波数での前記参照挙動の振幅に対する前記周波数での前記捕捉された振動挙動の振幅の比を、前記参照挙動からの前記捕捉された振動挙動の偏差の尺度として形成することを特徴とする方法。
12. コンピュータによる実行時に、前記コンピュータに請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラム。
13. 請求項１２に記載のコンピュータプログラムが実行されるか、又は請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法が実行される制御ユニットを有するマイクロリソグラフィ投影露光装置。

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