WO2012041589A1

WO2012041589A1 - Projektionsbelichtungsanlage mit optimierter justagemöglichkeit

Info

Publication number: WO2012041589A1
Application number: PCT/EP2011/063875
Authority: WO
Inventors: Boris Bittner
Original assignee: Carl Zeiss Smt Gmbh
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2012-04-05
Also published as: JP2013545271A; US9423696B2; JP5671621B2; DE102010041528A1; US20130250266A1

Abstract

Verfahren zur Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, die Projektionsbelichtungsanlage beinhaltend ein optisches Element, einen Manipulator, der auf das optische Element durch Temperaturveränderung des optischen Elementes wirkt, und dessen Auslenkung einen durch den Manipulator bedingten Wärmefluss in das optische Element bewirkt. Die Historie der Wirkungen, insbesondere die in das optische Element eingebrachten Temperaturen oder die durch diese verursachten optischen Wirkungen, des Manipulators werden in einem Protokoll protokolliert.

Description

Beschreibung:

Projektionsbelicht?ingssBlage mit optimierter Justageraögliefakeit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie .

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.

Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie bestehen in der Regel aus einer Lichtquelle, einem, die von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen verarbeitendem

Beleuchtungssystem., einem zu projizierenden Objekt, im Allgemeinen Retikei oder Maske genannt einem Projektionsobjektiv, im Weiteren kurz Objektiv genannt, welches ein Objektfeld auf ein Bildfeld abbildet, und einem weiteren Objekt, auf welches projiziert wird, im

Allgemeinen Wafer genannt. Das Retikei oder zumindest ein Teil des Retikels befindet sich in dem Objektfeld und der Wafer oder zumindest ein Teil des Wafers befindet sieh in dem Bildfeld. Das Objektiv definiert im Allgemeinen eine optische Achse bzgl. derer die optischen Elemente, welche dem Objektiv angehören, angeordnet sind. In der Regel sind diese optischen Elemente rotationssymmetriseh bzgl. dieser optischen Achse und die optische Achse ist eine Normale zu Objektfeld und Bildfeld. Man nennt in diesem Fall das Design des Objektivs

rotationssymmetriseh.

Befindet sich das Retikei annähernd vollständig in dem Bereich des Objektfeldes, und der Wafer wird ohne eine Relativbewegung von Wafer und Bildfeld belichtet, so wird die

Projektionsbelichtungsanlage im Allgemeinen als Wafer- Stepper bezeichnet. Befindet sich nur ein Teil des Retikels im Bereich des Objektfeldes, und der Wafer wird während einer relativen Bewegung von Wafer und Bildfeld belichtet, so wird die Projektionsbelichtungsanlage im Allgemeinen als Wafer-Scanner bezeichnet.

Während der Belichtung des Wafers wird die Projektionsbelichtungsanlage mit einer

vorgegebenen Apertur und einem durch das Beleuchtungssysiem vorgegebenen Setting, beispielsweise einem vollständig kohärentem, teilweise kohärentem, speziell Dipol- oder Quadrupoisetting, betrieben. Die Apertur wird durch das Beleuchtungssysiem vorgegeben und /

wobei k] stets mindestens 0.25 beträgt. Die Arbeitswellenlänge beträgt in der Regel 365 nrn. 248 nm, 1 3 nrn oder 13 nm. im Falle von 13 nm handelt es sieh bei den Objektiven um rein katoptrische, also nur aus Spiegein bestehende Objektive. Diese werden im Vakuum mit geometrischen - und entsprechend numerischen - Aperturen von 0,2 bis 0,25 oder 0.25 bis 0.3 oder 0.3 bis 0.4 oder 0.4 bis 0.45 oder darüber betrieben.

Weitere Typen von Objektiven für die Mikrolithographie sind dloptrisehe, also nur aus Linsen bestehende Objektive sowie katadioptrische, also aus Linsen und Spiegeln bestehende Objektive.

Beim Betrieb der Projektionsbelichtungsani age mit Licht der Arbeitswellenlänge ergeben sich Veränderungen in den zu dem Objektiv der Projekt! onsbeliehtungsanlage gehörenden optischen Elementen, die zu, teilweise nicht reversiblen, Änderungen, der optischen Eigenschaften des Objektivs führen. Hier seien exemplarisch compaction, rarefaction und chemisch bedingte Veränderungen etwaiger Besebichtungen der optischen Elemente aufgeführt. Weitere, nicht reversible Veränderungen werden durch sich mit zunehmender Zeit einstellende Drifts von optischen Elementen in deren Fassungen erzeugt. Andere Veräiiderangen sind reversibler Natur wie z.B. Linsenerwärmungen mit der dadurch implizierten Formveränderung und der

Veränderung der Verteilung des Brechungsindex der Linse. Diese führen zu zeit- und

ortsabhängigen Veränderungen der optischen Eigenschaften des Objektivs.

Daher sind Objektive für die Mikrolithographie im Laufe ihrer Entwicklung mit einer zunehmenden Anzahl von Manipuiationsm glichkeiten ergänzt worden. Mit denen kann den Änderungen der optischen Eigenschaften des Objektivs entgegengesteuert werden. Es werden Manipulatoren eingesetzt, welche eines oder mehrere, dem Objektiv zugehörende optische Elemente, wie Linsen, Spiegel oder diffraktive optische Elemente verlagern, drehen,

austauschen, verformen, heizen oder kühlen. Als Austauschelemenie sind insbesondere asphärisierte Planplatten im Objektiv vorgesehen. Austauschelemente können auch mit

Manipulatoren versehene optische Elemente eines Objektivs sein. Diese sind vorzugsweise einige der in Lichtausbreitungsrichtung gesehen ersten und letzten optischen Elemente des Objektivs, oder einige, der sich in der Nähe eines Zwischenhildes des Objektivs befindenden optischen Elemente, oder einige der in der Nähe einer Pupillenebene des Objektivs sich befindenden optischen Elemente. Der Begriff der Nähe wird hier mit Hilfe des sogenannten Subaperturverhältnisses definiert. Man vergleiche hierzu beispielsweise WO2008034636A2, welche hiermit vollumfanglich in diese Anmeldung inkorporiert wird. Insbesondere .» _w„„

Seiten 41 und 42 seien vollumfanglich in diese Anmeldung inkorporiert.

So wird beispielsweise in der WO2Ö08037496A2 ein Objektiv für die Mikrolithographie gezeigt, welches ein optisches Element enthält, welches durch einen Manipulator mit einer Vielzahl von Kräften und / oder Momenten beaufschlagt wird, so dass dieses eine hohe lokale Variabilität hzgi. seiner Form erreicht.

Manipulatoren, welche ein optisches Element verformen, zeichnen sich durch ihr besonders schnelles Ansprechverhalten aus. In R, K. Tyson: Principles of Adaptive Optics, Academic Press, Ine, ISBN 0.12.705900-8 wird eine allgemeine Einfuhrung zu schnell ansprechenden Manipulatoren aus dem Bereich der Teleskopie gegeben.

So wird beispielsweise in der WO2Ö08Ö34636A2 eine Planplatte in einem Objektiv für die Mikrolithographie gezeigt. In oder auf dieser Planplatte befinden sich Leiterbahnen, die mit Strom beaufschlagt werden können. Bei der dadurch hervorgerufenen Temperaturänderung kann der Brechungsindex der Planplatte lokal beeinflusst werden, so dass die Planplatte eine hohe lokale Variabilität bezüglich ihres Brechungsindex aufweist.

So wird beispielsweise in der WO2009026970A1 die Planplatte aus der WO2008034636A2 mit einer thermischen Senke versehen, welche eine zeitliche Konstanz der räumlich gemittelten Temperatur der Platte ermöglicht.

So wird beispielsweise in der EP8513Ö5B1 ein Paar von Planplatten, sogenannte Alvarez- Platten, in einem Objektiv für die Mikrolithographie gezeigt. Dieses Paar von Alvarez-Platten hat auf den sich zugewandten Oberflächen der Platten jeweils eine Asphäre, welche sich in einer relativen Nullstellung der Platten zueinander in ihrer optischen Wirkung kompensieren. Wird eine oder werden beide, der Platten senkrecht zur optischen Achse des Objektivs ausgelenkt, so stellt sich die Wirkung dieser Alvarez-Platten ein.

So wird beispielsweise in der EP 1670041 AI eine Vorrichtung gezeigt, die zur Kompensation von Bildfehlern dient, welche spezieil durch die Absorption von Dipolbeleuchtung in das Objektiv für die Mikrolithographie eingebracht werden. Ein optisches Element, welches sich in

Okon

Erwärm engen ergebende Wärmeverteilung in dem opt schen Element, und damit die

Manipulatorwirkung, von der zeitlichen Reihenfolge ab, in der diese beiden Stellen erwärmt werden.

Diese beiden Effekte sind nicht auf transmittierende optische Elemente, wie beispielsweise Linsen, beschränkt. Auch bei Spiegeln, welche insbesondere bei EUV-Objektiven Verwendung finden, und einen Grundköper aus Zerodur oder ULB besitzen, kann Nichtlinearität und

Hysterese beobachtet werden, Nichtlinearität und Hysterese kommen im Fall von diesen Spiegeln dadurch zustande, dass die Größe der durch die Erwärmung bedingten

Oberflächenverformung einerseits von der Erwärmung direkt abhängt, andererseits aber auch den Gradienten dieser beeinflusst. da der Wärmeausdehnungskoeffizient eines Spiegelmaterials wie Zerodur oder ULE selbst wieder temperaturabhängig ist.

Diesen beiden Problemen, Niehtmearität und Hysterese, kann folgendermassen begegnet werden:

Der thermische Manipulator aus WO2009026970A1 hat gegenüber den thermischen

Manipulatoren aus WO2008034636A2, EP1670041 AI, und DE19827602A1 den Vorteil einer, durch seine thermische Senke bedingten, zeitlich ausgeglichenen Wärmebilanz. Dies hat zur Konsequenz, dass der thermische Manipulator aus WO2009Ö26970A1 für kleine Auslenkungen um seine zeitlich und räumlich gemittelte Temperatur als linear in seinen optischen Wirkungen angenommen werden kann, da diese sich immer in einem vorgegebenen Temperaturintervall bewegen, welches sich während des Historie des Manipulators nicht verändert,

Hierbei ist unter der optischen Wirkung eines Manipulators, bei einer vorgegebenen Auslenkung des Manipulators, die Differenz der Bildfehler des Objektivs zwischen ausgelenktem und nicht ausgelenktem Manipulator zu verstehen. Ist eine im Vergleich zu dem maximal möglichen Auslenkungsbereich des Manipulators relativ kleine S andardauslenkimg vorgegeben, so wird diese optische Wirkung auch als Sensitivität dieses Manipulators bezeichnet.

Hierbei wird unter der Auslenkung des Manipulators ein Vektor verstanden, dessen Dimension der Anzahl der Freiheitsgrade des Manipulators entspricht, und dessen Einträge die Stärke der Auslenkungen in den einzelnen Dimensionen beschreibt.

Ökon Beispielsweise werden in der EP] 670041 AI 8 Infrarotwärmequellen auf eine Linse gerichtet. Die Auslenkung kann daher als ein 8-dimensionaler Vektor mit Einträgen von einzustellenden Wärmeströmen in Joule/Sekunde, multipliziert mit der Dauer der Wärrneströrne der jeweiligen Quellen in Sekunden, beschrieben werden. Die sich durch diese Wärmeeinträge ergebenden Bildfehler können gemessen oder simuliert werden und in Relation zu einem nicht mit Wärme beaufschlagtem Objektiv gesetzt werden. Hieraus ergibt sich die optische Wirkung des

Manipulators.

Ein weiterer Vorteil des thennischen Manipulators aus WO2009026970A1 gegenüber den thermischen Manipulatoren aus WO2008034636A2, EP 1670041 AI , und DE1 827602A1 ist dessen Hysteresefreiheit, oder, anders formuliert, dessen Eigenschaft,„zu vergessen". Hierunter soll Folgendes verstanden werden: der thermische Manipulator aus WO2009026970A1 liefert bei einer vorzunehmenden Auslenkung eine optische Wirkung, welche unabhängig von seinem gegenwärtigen Auslenkungszustand ist, da zum Erreichen dieses Auslenkungszustandes die durch den Manipulator in die Planplatte eingebrachte Gesamtwärme bereits wieder über die thermische Senke abgeflossen ist. Lediglich die für die gegenwärtige optische Wirkung relevante, räumliche relative Temperatur Verteilung in der Planplatte, liefert die

Ausgangs iemperaturverteilung für eine erneute Auslenkung des Manipulators und die damit verbundene, erneute Umverteilung der Temperaturen in der Planplatte.

Bei den thermischen Manipulatoren aus WO2008034636A2, EP 1670041 AI , und

DE 19827602 AI muss man hingegen von nichtlinearen und nichtv ergessenden Manipulatoren sprechen. Das durch den Manipulator zu einem ersten Zeitpunkt mit Wärme beaufschlagte optische Element gibt Undefiniert Wärme an seine Umgebung ab. Dies hat zur Folge, dass zu einem zweiten Zeitpunkt einer nachfolgenden Wärmebeaufschlagung unklar ist, weiche Temperaturverteilung im optischen Element gegenwärtig vorliegt. Aufgrund der Niehtlinearität der Änderung der Oberfläche des optischen Elements, wie beispielsweise eines Spiegels bei EUV, mit einer Verwendung von Zerodur oder LJLE als Spiegelmaterial, in Abhängigkeit von der Temperatur ist damit einerseits die optische Wirkung dieses neuen Wärmeeintrags nicht mein- linear von der Stärke der Auslenkung abhängig, andererseits wird, in Spiegeln wie auch in anderen optischen Elementen wie beispielsweise Linsen, die optische Wirkung hierdurch auch von der Ausgangstemperaturverteilung im optischen Element, und damit insbesondere von der Historie des Manipulators, abhängig,

Okon Es sei festgehalten, dass die oben aufgeführten, nicht-thermischen Manipulatoren eb<

Historie vergessen.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Betrieh einer

ProjektionsbeJichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche den oben genannten

Beobachtungen der Nichtlinearität und des Niehtvergessens thermischer Manipulatoren, wie solcher aus WO2008034636A2, EP1670041 AI, oder DE19827602A1, Rechnung trägt.

Der Übersichtlichkeit halber sind im Folgenden die einzelnen Ausführungsformen der Erfindung in Sätze untergliedert.

Satz 1. Verfahren zum Betrieb einer Projekt! onsbeüchtungsanlage für die Mikrolithographie, die Projekiionsbelichtungsaniage beinhaltend ein optisches Element, einen nichtlinearen

Manipulator oder einen mchtvergessenden Manipulator, weicher auf das optische Element wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Historie der Wirkungen des Manipulators in einem Protokoll protokolliert wird.

Durch das Verfahren nach Satz 1 wird die Historie der Wirkungen des Manipulators in einem Protokoll protokolliert. Hierbei können diese Wirkungen einerseits die von dem Manipulator induzierten Temperaturverteilungen in dem optischen Element sein, auf welches der Manipulator wirkt, andererseits können unter den Wirkungen, auch die optischen Wirkungen verstanden werden, welche durch die jeweiligen Auslenkungen des Manipulators bewirkt werden. Durch Ruckschau der Historie kann auf den gegenwärtigen Auslenkungszustand des Manipulators geschlossen werden, so dass die Wirkung einer erneuten Auslenkung des Manipulators vorhersehbar wird,

Satz 2. Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbeltchtungsanlage für die Mikrolithographie. die Projektionsbelichtungsanlage beinhaltend ein optisches Element, einen Manipulator, der auf das optische Element durch Temperatun^?eränderung des optischen Elementes wirkt und dessen Auslenkung einen Wärmefluss in das optische Element bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Historie der Wirkungen, insbesondere die in das optische Element eingebrachten

Temperaturen, oder die durch diese verursachten optischen Wirkungen des Manipulators in einem Protokoll protokolliert wird.

Okon Ein Verfahren nach Satz 2 stellt das Verfahren von Satz 1 am Beispiel eines Manipulators dar, welcher ein optisches Element mit Wärme beaufschlagt. Falls es sich bei dem optischen Element um ein refraktives optisches Element, wie beispielsweise eine Linse, handelt, wirkt die

Beaufschlagung mit Wärme durch die Änderung des Brechungsindex des Materials des refraktiven Elements und durch seine Formveränderung. Handelt es sieh bei dem optischen Element um einen Spiegel, so induziert die Beaufschlagung mit Wärme im Wesentlichen eine Fonnveränderung.

Satz 3. Verfahren nach Satz 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungsweise des

Manipulators auf Beaufschlagung des optischen Elements mit ohmscher Wärme, oder

Infrarotlicht, oder Wärme bedingt durch ein Peltier-Eiement, oder Wärme bedingt durch einen Fluidstrom, insbesondere durch einen Gasstrom, beruht.

Der obige Satz 3 diskutiert die möglichen Vorgehensweisen, ein optisches Elementes einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie mit Wärme zu beaufschlagen. Die

Beaufschlagung mit ohmscher Wärme kann durch Heizdrähte, wie in der WO2008034636 A2 vorgenommen werden. In dem Fall, in dem es sich bei dem optischen Element um eine

Planplatte oder eine Linse handelt, kann hier in vorteilhafterweise die Temperatur und damit der Brechungsindex des Substrates der Planplatte beziehungsweise der Linse lokal verändert werden. Hierbei werden vorieilhafterweise die Durchmesser der Drähte gering genug gehalten, um kein nicht mehr tolerierbares Streulicht im Objektiv der Projektionsbelichtungsanlage zu induzieren. Durch eine Beaufschlagung des optischen Elementes mit infrarotlieht wird vorteilhafterweise die zur Erwärmung des optischen Elementes notwendige Energieübertragung berOhrungslos bewerkstelligt. Ein derartiger Manipulator kann über eine Vielzahl von Freiheitsgraden für die Auslenkung des optischen Elementes verfügen. So wird Beispielsweise in der EP 1670041 AI ein Manipulator gezeigt, welcher acht Lichtleiter verwendet, um eine Linse mit Infrarotlicht zu beaufschlagen. Hingegen lässt die Beaufschlagung eines optischen Elementes mit Wärme durch die Spannungsregelung von thermisch angebundenen Peltier-Elementen eine fein dosierbare Steuerung der Wärmezufuhr in das optische Element zu. Hierdurch kann die Auslenkung des Manipulators besonders fein dosiert werden. Die Beaufschlagung des optischen Elementes durch einen Fluidstrom führt vorteilhafterweise neben der Beaufschlagung des optischen Elementes mit Wärme zu einer Spülung der Lufträume des Objektives der Projektionsbelichtungsanlage för die Mikrolithografie. Hierdurch werden Kontaminanten aus dem Objektiv entfernt.

Okon Satz 4, Verfahren nach einem der obigen Sätze 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das?.

optische Element durch ein Raster in einzelne Zellen X* diskretisiert wird, welches in Form eines Vektors X = [x^k j beschrieben wird, und die Temperatur zum Zeitpunkt t. dieser Zellen

** Besser, des Protokoll, in F«m des Vektors = (** ) _mi, Zollen t, *

Durch das Verfahren nach Satz 4 wird eine diskretisierte Temperaturverteilung des optischen

Elementes Bestandteil des Protokolls nach Satz 2 oder Satz 3. In den einzelnen Zeilen x^k' dieses Rasters wird die Temperatur als räumlich konstant, angenommen, Hiermit wird zu einem

Zeitpunkt t. die räumliche Temperaturverteilung des optischen Elementes durch den Vektor X protokolliert. Modislo der Wahl der Diskretisierung liegen dadurch alle notwendigen Daten vor, um die optische Wirkung des Manipulators zu ermitteln. Unter dem Protokoll ist hierbei sowohl, als eine erste Variante, die Auflistung sämtlicher Temperaturverteiiung zu bereits vergangenen

Zeitpunkten t < i als auch, als eine zweite Variante, eine aufgenommene Protokollierung des

Zustandes lediglich zu einem variablen Zeitpunkt t. gemeint. Die i sind dabei eine endliche Folge von monoton steigenden Zeitpunkten.

Satz 5 Verfahren nach Satz 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Raster ein kartesisches, ein polares, oder ein durch eine finite Elemente Methode erzeugtes Raster ist.

Die Verwendung eines auf die Form des optischen Elementes angepassten Rasters kann der Form als auch dem Ort des optischen Elements angepassi werden. Beispielsweise eignet sich ein kartesisches Raster für eine Planplatte oder einen Faltspiegel. Ein polares Raster eignet sich für eine Linse, welche in dem Objektiv pupillennah angeordnet ist. Ein durch eine Finite

Elementmethode erzeugtes Raster eignet sich für optische Elemente, welche entweder eine stark irreguläre Form aufweisen, oder bei denen starke räumliche Gradienten der

Temperaturverteiiung während des Betriebes der Projektionsbelichtungsanlage zu erwarten sind. Insbesondere bei nach der Finiten Elementmethode erzeugten Raster bietet sich die Möglichkeit, das Raster sieh ändernden Bedürfhissen hinsichtlich der Regelung des thermischen Manipulators Rechnung zu tragen, in dem das Raster räumlich lokal verändert wird, so dass eine genauere

Ökon

Sind die Zeitpunkte , an denen Wanne durch den Manipulator eingetragen wird, äquiaisiarn, so kann die Berechnung aus (*) durch

z, = Α ί χ ) ^{>! ' '"η;} x, + B {X ) X

vereinfacht werden, da nur noch zu Zeiten des Wärmeeintrags durch den Manipulator das Protokoll neu berechnet werden muss.

Satz 10, Verfahren nach Satz 4 oder Satz 5. dadurch gekennzeichnet, dass zu den Zeitpunkten t. die Wärmeeinträge x durch den Manipulator in die Zellen protokolliert werden, die optischen Wirkungen Z dieser Wärmeeinträge £K. zu diesen Zeitpunkten i. berechnet werden, und

die gesamte optische Wirkung * dieser Wärmeeinträge x zu einem Zeitpunkten t durch

n

eine geachtete S- v. ta_*«.

i.<i in dem Verfahren nach Satz 10 wird ein zu Satz 6, alternatives Verfahren der Protokollierung, der Wirkungen des Manipulators vorgestellt. Gemäß Satz 10 werden keine Übergangsmatrizen benötigt, weiche die allgemeine Temperaturentwicklung im optischen Element besehreiben. Es werden lediglich die Wärmeeinträge, welche durch den Manipulator bedingt sind, protokolliert und deren optische Wirkungen werden berechnet. Aufgrund der oben dargestellten

Nichtlinearität ist die optische Wirkung, die sich zu einem gegebenen Zeitpunkt aufgrund dieser gesammelten Wärmeeinträge einstellt, als kumulative Wirkung der Einzelwämieeinträge zu ermitteln. Hierzu wird gemäß Satz 10 eine gewichtete Summe angesetzt. Die Parameter IX . werden dabei aus einer analytischen oder numerischen Berechnung, wie beispielsweise die Fmite Elemente Methode, und einer dadurch gewonnenen Lösung der W^?ärmeleitungsg!eiehung für das optische Element bestimmt.

Okon

Satz 14. Verfahren nach Satz 13 und einem der obigen Sätze 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Wirkung eines Wärmeeinirages zu einem Zeitpunkt t. durch den Manipulator für eine Zeitdauer t i, durch die optische Wirkung der Differenz der

Temperaturverteilungen x berechnet wird.

In dem Verfahren nach Satz 14 wird optische Wirkung der Differenz der

Temperaturverteilungen als Analogen der optischen Wirkung aus Satz 13 berechnet,

Satz 15. Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbelichtungsaniage für die

Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Proiokollierung nach einem der obigen Sätze 13 bis 14 beinhaltet, ein erster Bildfehler eines Objektivs der

Ptojektionsbeliehtungsaniage gemessen, oder simuliert, oder nach einer lookup-table ermittelt wird, und der Manipulator Wärme in das optische Element einträgt, wenn (a) die optische Wirkung eines solchen Wänneeintrags den Bildfehler reduziert, oder (b) die optische Wirkung eines solchen Wänneeintrags den Bildfehler in einen zweiten, von dem ersten Bildfehler qualitativ verschiedenen Bildfehler ändert,

In dem Verfaliren nach Satz 15 wird ein Bildfehler nach einem der Sätze 13 oder 14 berechnet, Falls ein ermittelter erster Bildfehler des Objektives der Projektionsbelichtungsaniage der MikroHthografie durch diesen Bildfehler reduziert werden kann, oder in einen von diesem Bildfehler qualitativ verschiedenen, zweiten Bildfehler geändert werden kann, so lässt sich dieser Bildfehler entweder direkt verringern oder durch weitere Manipulatoren verringern, welche den zweiten Bildfehler reduzieren können.

Satz. 16 Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nach dem Protokoll berechnete Warmeeintrag X_f zu einem Zeitpunkt t. in das optische Element durch Messung der realen Wärraeverteilung des optischen Elementes zu diesem Zeitpunkt kalibriert wird.

Okon In dem Verfahren nach Satz. 16 findet eine Kalibrierimg des Protokolls der berechneten

Wärmeeinträge mittels einer Messimg der realen Wärmeverteilung des optischen Elements statt. Eine, solche verhindert, dass die reale und die berechnete Wärmeverteilung zu sehr auseinander driften, so dass eine Berechnung der optischen Wirkung des Manipulators nicht mehr möglich ist, beziehungsweise, dass diese keinen Bezug mehr zu der sich real einstellenden optischen Wirkung hat. Eine solche Kalibrierung kann zu regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen vorgenommen werden. Die Kalibrierung beinhaltet zu dem gegebenen Zeitpunkt t. ein Ersetzen der Einträge der Temperaturen der Zellen durch die gemessenen Temperaturen anstelle der nach Satz 6 ermittelten Temperaturen, Hierbei wird vorzugsweise der Manipulator während der Kalibrierung nicht ausgelenkt.

Hierbei kann das Objektiv vor seinem Betrieb mit einer Grundkalibrierang versehen werden, welche gewährleistet, dass die Übergangsmatrizen aus Satz 6, die Parameter a aus Satz 10, oder der Parameter ß aus Satz 1 1 an das Objektiv angepasst werden. Diese Grundkalibrierang kann anhand von zwei oder mehreren Temperarurmessungen vorgenommen werden. Eine solche Grandkalibrierung kann aufgrund von Kombinationen aus verschiedenen

Glaszusammensetzungen, verschiedenen Spiegelsubstraten, oder verschiedenen

Beschichtungsgüten verschiedener optischer Elemente verschiedener Objektive vorteilhaft sein,

Satz 17. Verfahren nach Satz 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung unter

Berücksichtigung eines Lens-Heating-Modelis für die Wärmeverteilung in dem optischen Element vorgenommen wird, welche die Einfiussnahme des Manipulators nicht berücksichtigt, in dem Verfahren nach Satz 17 wird die Kalibrierung unter Berücksichtigung eines Lens- Hearing Modells, wie beispielsweise i der US2Ö08Ö002167A1 vorgestellt, vorgenommen, welches gewährleistet, dass die Temperatureinträge, welche durch den Manipulator bedingt sind, von solchen, welche durch Beleuchtimgslieht bewirkt werden, getrennt werden können.

Hierdurch wird gewährleistet, dass das Protokoll nicht durch Lens-Heatrag Beiträge verfälscht wird.

Satz 1 . Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage einen Speieher beinhaltet, in welchem die Historie der

Wirkungen der Wärmeeinträge nach einem der obigen Ansprüche protokolliert wird.

Okon Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie nach Satz 18 ist durch einen Speicher dafür ausgerüstet, die oben beschriebene Historie der Wirkung der ärmeeinträge des

Manipulators zu protokollieren und profitiert demgemäß von den oben beschriebenen Vorteilen, indem sie für eines der oben genannten Verfahren zum Betrieb einer

Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie geeignet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anband von Figuren illustriert.

Figur 1 zeigt eine Projektionsanlage, welche zw Durchführung des

erfind üngsgemaßen Verfahrens geeignet st,

Figur 2 zeigt eine Projektionsbelichtungsanlage, welche zur Durchführung des

erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist,

Figur 3 zeigt den Ablaufplan einer erfindungsgemäßen Protokollierung der Wirkungen des nicht-linearen oder nicht vergessenden Manipulators,

Figur 4 zeigt den Ablairfplan einer Kalibrierung der erfindungsgemäßen Protokollierung.

Figur 1 zeigt ein Äusfuhrungsheispiel einer Projektionsanlage 100 für die Mikrolithographie zur Abbildung eines Objektfeldes 101 auf ein Bildfeld 102. Die Projektionsanlage 100 enthält ein Projektionsobjektiv 1 10, im Weiteren Objektiv genannt. Exemplarisch sind zwei sich im

Objektfeld befindende Feldpunkte 103 und 104 dargestellt, welche von dem Objektiv in die Bildebene 102 abgebildet werden.

Das Objektiv enthält optische Elemente wie Linsen I I I, 113, Spiegel. 112 und, hier nicht dargestellt, Planplatten. Auf eine der Linsen wirkt ein Manipulator 121 ein, welcher die Linse verschieben oder verbiegen, kann. Ein solcher Manipulator kann im Rahmen seiner

vorgesehenen, maximalen Auslenkungen als linear und vergessend angesehen werden. Ein zweiter Manipulator 122 wirkt in der gleichen Art auf den Spiegel 112 ein. Ein dritter

Manipulator 23 beaufschlagt eine zweite Linse 1 13 mit Wärme, Dies kann durch ohmsehe Wänne, oder Infrarotlicht, oder Wänne bedingt durch ein Peltier-Element, oder Wärme bedingt

Okon durch einen Fluidstrom, insbesondere durch einen Gasstrom, geschehen. Hierdurch verändert sich lokal der Brechungsindex und die Form der Linse und damit lokal ihre optische Wirkung.

Von den zwei Feldpunkten 103 und 104 gehen bei einer vorgegebenen Apertur maximale, von der Apertur begrenzte Lichtbünde] aus. Deren äußerste Strahlen sind hier gestrichelt dargestellt. Diese äußersten Strahlen begrenzen die jeweils m den Feldpunkten 103 und 104 gehörenden Wellenfronten. Zum Zwecke der Darstellung der Erfindung sind diese Wellenfronten als sphärisch angenommen. Ein Welienfrontsensor und / oder weitere Sensoren und / oder ein Vorhersagemodell bildet eine Bestimmungseinheit 150, welche Informationen über Bildfehler oder Wellenfronten nach deren Durchtritt durch das Objektiv liefert. Diese weiteren Sensoren sind beispielsweise Luftdrucksensoren, Sensoren zur Messung der Temperatur im Objektiv oder Sensoren, welche die Temperatur auf Linsen oder auf der Rückseite von Spiegein messen.

Insbesondere die Temperatur der Linse 113 wird durch einen Sensor 151 gemessen.

Die Manipulatoren 121,122,123 werden durch eine Regelungseinheit 130 gesteuert, welche Daten sowohl von dem Welienfrontsensor 150 als auch von dem Temperatursensor 151 bekommt.

Die Regeiungseinlieit 130 enthält einen Speicher 140, in welchem die Regeiungseinlieit 130 die Historie der Wirkungen des Manipulators 123 auf die Linse 1 13 protokolliert. Dies besieht im vorliegenden Fall aus den diski'etisierten Temperaturverteilungen X. ----- x^^' j zu den Zeiten t. , ausgehend von einer Startverteilung X. zu einem Zeitpunkt t , welche vorgegeben werden kann. Beispielsweise kann diese Ten peraturverteilung x_t aus einem Lens-Heating-Modell gewonnen werden. in Figur 2 wird eine Projekliortsbelichtungsanlage 201 für die Mikrolithographie mit einer erfindungsgemäßen Projektionsanlage 100 gezeigt. Die Projektionsbeliehtungsaniage besteht aus einer Lichtquelle, welche im Allgemeinen ein Laser ist, der mit einer Arbeitswellenlänge von 193 nm oder 248 nra arbeitet. Es finden auch andere Lichtquellen wie Gasentladungslampen Verwendimg, die naturgemäß weniger enge Bandbreiten der Arbeits Wellenlängen liefern aber ausgeprägte Peaks bei Wellenlängen von 365nm, 405 n und 435 nm (i-, g- und h-Linie) haben. Ebenso findet die Wellenlänge von 13,5 nm mit einer Röntgenquelle, wie einer Plasmaquelle

Okon LPP oder DPP, oder einer Synchrotronquelle, Anwendung. Der Verlauf des Beieueh . _a durch die Projekt! onsbelichiungsanlage wird durch Pfeile schematiseh dargestellt. Das Licht verlässt den Laser 202 ohne nennenswerten Lichtleitwert. Dieser wird durch das

Beleuchtungssystem 203 erzeugt, welches das Retikel 101 unter einer vorgegebenen, ausgangsseiügen Apertur des Beleuchtungssystems 203 beleuchtet. Mit dem

Beleuchtungssystem 203 wird auch das Beleuehtungssetting eingestellt. Verwendet werden Dipol-. Quadrupol- oder annulare Settings und Freiformsettings, die beispielsweise mittels eines Multimirrorarrays eingestellt werden können.

Nach dem Durchqueren der Maske, weiche im Allgemeinen als binäre Chrom- oder als phasenschiebende Maske ausgelegt ist, erreicht das Beleuchtungslicht die erfindungsgemäße Projektionsanlage 100 und dort das Objektiv 1 10. Dieses wird unter einer Blendenstellung betrieben, welche einem für die Abbildung des gerade Verwendung findenden Retikels optimalen Sigma-Setting entspricht. Das Sigma-Setting definiert sich als Quotient von ausgangsseitiger Apertur des Beleuebtungssystems und eingangsseitiger Apertur des Objektivs,

Während der Belichtung eines Die, bei einem Wechsel von Die zu Die. bei einem

Wechsel von Wafer zu Wafer, bei einem Wechsel von Retikel zu Retikel, oder bei einem Wechsel von Lot zu Lot werden die Bildfehler des Objektivs durch den Wellenfrontsensor 150 gemessen und, falls einer dieser Bildfehler einer vorgegebenen Spezifikation nicht mehr genügt, wird dieser Bildfehler durch eine Regelung beziehungsweise Steuerung der Manipulatoren 121, 122. und 123 wieder in Spezifikation gebracht.

Figur 3 zeigt den zeitlichen Abläufplan einer erfmdungsgeniaßen Protokollierung der Wirkungen des Wärme eintragenden Manipulators 123, und der Steuerung des Manipulators 123.

Das Protokoll wird zu einem Zeitpunkt t_Q mit Werten X_t initialisiert. Induktiv wird von einem

Protokoll X zu einem Zeitpunkt t. ausgegangen, und mittels der Übergangsmatrix A aus Satz

6 wird das Protokoll X_† zum Zeitpunkt t.₊₁ bestimmt. Zu einem nun als beliebig annehmbaren

Zeitpunkt t werden Bildfehler durch den Wellenfrontsensor 150 bestimmt, welche eine Manipulation des Objektivs mittels des Manipulators 123 erfordern. Mittels der

Okon Übergangsmatrizen A, und B nach Satz 6 kann bei einer angenommenen Auslenkung des Manipulators 123 ein vorläufiges Protokoll X bestimmt werden. Ansehließend werden die optische Wirkungen der Temperaturverteilung, welche dem Protokoll von X x_t entsprechen, bestimmt, was den optischen Wirkungen der angenommenen. Auslenkung des

Manipulators 123, beginnend zum Zeitpunkt t_n , berechnet zum Zeitpunkt t , entspricht,

Entspricht die optische Wirkung einer vorgegebenen, hier nicht dargestellten, gewünschten optischen Wirkung, so wird der Manipulator 123 entsprechend der angenommenen Auslenkung ausgelenkt und das vorläufige Protokoll X weiter geführ Entspricht die optische Wirkung der vorgegebenen optischen Wirkung hingegen nicht, so wird eine alternative, hier ebenfalls nicht dargestellte Auslenkung des Manipulators 123 angenommen und ein alternatives, hier nicht dargestelltes, vorläufiges Protokoll X bestimmt. Diese Vorgehensweise wird so lange iterativ durchlaufen, bis sich die gewünschte optische Wirkung bestimmen Sässt, oder bis ein, hier nicht dargestelltes, Abbruehkriterium erreicht wird.

Figur 4 zeigt den Ablaufplan einer Kalibrierung nach Satz 16 der erfind imgsgemäßen

Protokollierung nach Satz 6. Das Protokoll X eines beliebig wählbaren Zeitpunkt t. wird nicht durch das Protokoll X nach Satz 6 fortgesetzt, sondern zum Zeitpunkt t durch ein

Protokoll X einer auf einer relalen Temperaturmessung der Linse 113 durch den

Temperatursensor 151 bestimmten Protokolls ersetzt.

Okon

Claims

Patentansprüche:

Anspruch 1 Verfahren zum Betrieb einer Projek ionsbeliehtungsanlage für die

Mikrolithographie,

die Projektionsbeiiehtungsanlage beinhaltend

ein optisches Element,

- einen nichtlinearen Manipulator oder einen mchtvergessendeii Manipulator, welcher auf das optische Element wirkt,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Historie der Wirkungen des Manipulators in einem Protokoll protokolliert wird.

Ansprach 2 Verfahren zum Betrieb einer ProjektioBsbelichtungsaniage für die

Mikrolithographie,

die Proj ektionsbelichtungsanlage beinhaltend

- ein optisches Element,

einen Manipulator, der auf das optische Element durch

Temperaturveränderung des optischen Elementes wirkt und dessen

Auslenkung einen Wämiefluß in das optische Element bewirkt,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Historie der Wirkungen, insbesondere die in das optische Element eingebrachten Temperaturen, oder die durch diese verursachten optischen Wirkungen, des Manipulators in einem Protokoll protokolliert wird,

Anspruch 3 Verfahren nach Anspruch 2₉

dadurch gekennzeichnet, dass

die Wirkungsweise des Manipulators auf Beaufschlagung des optischen Elements mit

ohmscher Wärme, oder

Infrarotlicht, oder

Wärme bedingt durch ein Peltier-Eiement, oder

Wärme bedingt durch einen Fluidstrom, insbesondere durch

einen Gasstrom, beruht.

Okon Anspruch 4 Verfahren nach einem der obigen Ansprüche 2 oder 3,

dadurch gekennzeichne dass

das optische Element durch ein Rasier in einzelne Zellen x^k diskretisiert wird, welches in Form eines Vektors X beschrieben wird, und die Temperatur zum Zeitpunkt t. dieser Zellen X Bestandteil des Protokolls in Form des Vektors £_{ = x_t j zum Zeitpunkt t. ist.

Anspruch 5 Verfahren nach Ansprach 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Raster ein kartesisches, ein polares, oder ein durch eine fmite

Elemente Methode erzeugtes Rasier ist,

Anspruch 6 V erfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

von einem Startwert des Protokolls, beinhaltend Temperaturen der Zellen

X zu einer Startzeit i_Q ausgegangen wird, und das Protokoll der Temperaturen der Zellen X. zum Zeitpunkt i. , . durch fa) das Produkt der Temperaturen der Zellen zum Zeitpunkt t, mit einer ersten Obergangsmatrix A , welche den Wärmefluss zwischen den Zellen vom Zeitpunkt i bis zum Zeitpunkt t beschreibt, und

(b) einer zusätzlichen Addition des Produktes der Temperaturen der Zellen X zum Zeitpunkt t. mit einer zweiten Übergangsmatrix

B , welche die durch den Manipulator bedingte

Teniperatiirveränderung in den Zellen vom Zeitpunkt t bis zum

Zeitpunkt t beschreibt,

Okon fortgesetzt

Anspruch 7 Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

X = 0 gesetzt wird, felis

X^h < 6 max X^l mit 6 ~ 0.1 , oder 6 ~ 0.5, oder δ = 0.01.

Anspruch 8 Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Zeitpunkte t. äquidi staut mit tl = t — t sind und die Übergangsmatrizen aus Anspruch 6 zeitunabhängig sind.

Anspruch 9 Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Zeitpunkte i, , an denen Wärme durch den Manipulator eingeü-agen wird. äquidistant mit £2— t. — t. sind und das Protokoll nur zu Zeiten t. eines Wärmeeintrages durch den Manipulator verändert, wird.

Anspruch 10 Verfahren nach Anspruch 4 oder 5

dadurch gekennzeichnet, dass

zu den Zeitpunkten ί die Wänneeinträge durch den Manipulator in die Zellen protokolliert werden,

die einzelnen optischen Wirkungen Z, dieser Wirmeeinträge X, zu

s diesen Zeitpunkten t, bereelinet werden, die gesamte optische Wirkung Z dieser Wärmeeinträge X zu einem

Zeitpunkten t durch eine gewichtete Summe a z berechnet wird.

έ.·<ί

Okon

ein erster Bildfehler eines abbildenden Systems der

Projektionsbeiichtungsanlage gemessen, oder simuliert, oder nach einer Lookup-table ermittelt wird und

der Manipulator Wärme in das optische Element einträgt, wenn die optische Wirkung des Wärmeeintrags den Bildfehler reduziert oder in einen zweiten, von dem ersten Bildfehler qualitativ verschiedenen Bildfehler ändert.

Anspruch 16 Verfahren ach Anspruch 15

dadurch gekennzeichnet, dass

der Manipulator den Bildfehler in einen von dem ersten Bildfehler qualitativ verschiedenen Bildfehler ändert, welcher anschließend oder gleichzeitig während dieser Änderung durch lineare oder vergessende Manipulatoren reduziert wird,

Anspruch 17 Verfahren nach einem der obigen Ansprüche

dadurch gekennzeichnet, dass

der nach dem Protokoll berechnete Wärmeeintrag X_f zu einem Zeitpunkt t in das optische Element durch Messung der realen Wärmeverteilung des optischen

Elementes zu diesem Zeitpunkt kalibriert wird.

Anspruch 18 Verfahren nach Anspruch 17

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kalibrierung unter Berücksichtigung eines Lens-Heating-Modells für die Wärmeverteilung in dem optischen Element vorgenommen wird, welche die Einfiussnahme des Manipulators nicht berücksichtigt.

Anspruch 19 Projektionsbeiichtungsanlage für die Mikrolithographie,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Projektionsbeiichtungsanlage einen Speicher beinhaltet, in welchem die Historie der Wirkungen der Wärmeeinträge nach einem der obigen Ansprüche protokolliert wird,

Okon