WO2014012912A1 - Verfahren zum einstellen eines beleuchtungssettings - Google Patents

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WO2014012912A1 PCT/EP2013/064963 EP2013064963W WO2014012912A1 WO 2014012912 A1 WO2014012912 A1 WO 2014012912A1 EP 2013064963 W EP2013064963 W EP 2013064963W WO 2014012912 A1 WO2014012912 A1 WO 2014012912A1
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pupil
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Jörg ZIMMERMANN
Ralf STÜTZLE
Paul Gräupner
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Carl Zeiss SMT GmbH
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    • G03F7/702Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems

Definitions

  • German application 10 2012 212 664.3 is incorporated herein by reference.
  • the invention relates to a method for adjusting a lighting setting.
  • the invention further relates to an illumination optics for carrying out such a method, an illumination system and a projection exposure apparatus with such an illumination optics.
  • the invention relates to a method for producing a micro- or nano-structured component.
  • Projection exposure systems for microlithography are known, for example, from EP 1 349 009 A2.
  • the essence of the invention is to adapt the illumination setting for illuminating a label arranged in an object field and to be imaged into an image field such that a predetermined image size in the area of the image field is set, in particular optimized becomes.
  • an illumination setting can be optimized not only with regard to pupil sizes or properties of the illumination of an object field, but also with regard to image sizes in the area of the image field. This can happen on the one hand by means of suitable correction elements for influencing the transmission, on the other hand by a variation of the formed illumination channels.
  • a lighting setting is understood to mean not only the setting of a specific intensity distribution in a pupil plane, but in general the setting of a specific intensity and incident angle distribution in the object field.
  • filters or apertures can serve as correction elements. It can be provided, in particular, to arrange a correction device with at least one correction diaphragm and / or a correction filter in the beam path of the illumination optical system adjacent to a pupil facet mirror.
  • the filter and / or the diaphragm can in particular be exchangeable.
  • a predetermined selection of pupil facets can be attenuated or dimmed.
  • the transmission can be influenced in a correction plane which is arranged in or adjacent to a field plane, in particular adjacent to the object field.
  • a correction device which is also referred to as a UNICOM or field intensity correction element, is known, for example, from DE 10 201 1 005 881 A1, to which reference is hereby made.
  • at least one of the correction elements of the at least one correction device can be adjusted for varying the illumination setting.
  • the correction elements can be achieved in a particularly simple manner, a correction of the intensity, in particular the incident angle-dependent intensity.
  • At least one of the individual mirrors of the first facet mirror can be adjusted to vary the illumination setting.
  • the first facet mirror may in particular be a field facet mirror. It is arranged in a plane optically conjugate to the object field.
  • the individual mirrors can each be individual field facets, in particular macroscopic field facets, of the field facet mirror.
  • the field facets are in particular adjustable.
  • the field facets can in particular be pivoted. By pivoting the field facets, the assignment of the same to the pupil facets can be influenced. In this way, radiation channels can be individually switched on or off individually.
  • at least one of the individual mirrors of the first facet mirror can also be dimmed. This should also be understood as an adjustment of the respective individual mirror.
  • the field facet mirror can also be designed as a microelectromechanical system (MEMS) with a large number of adjustable individual mirrors, in particular micromirrors.
  • a field facet may comprise a plurality of individual mirrors.
  • MEMS microelectromechanical system
  • WO 2009/100 856 AI By such a training of the Field facet mirror, the variability of the illumination optics, in particular the adjustability of the illumination setting, further increased.
  • a test structure arranged in the object field is imaged into the image field.
  • a test structure may also serve a structure of the etikel layout, which is used to produce a structured device.
  • the test structure is imaged on a wafer by means of projection optics for exposing a photosensitive layer to it. Subsequently, the actual value of the image size to be set on the wafer can be measured.
  • a simulation method is provided for determining the actual value. This enables a particularly efficient optimization of the illumination setting.
  • the determination of the actual value by means of a simulation method and the actual measurement of an actual value on an exposed wafer can also be combined.
  • the at least one image size to be set is selected from the following variables: variation of a critical dimension due to field variations, projection aberrations or system variations, difference of the critical dimension of horizontal and vertical structures (HV difference), differed from the critical dimension of isolated and dense structures (iso-dense bias), and imaging telecentricity.
  • the image size to be set may in particular be a structure image size variation, in particular the variation of a critical dimension (CD), ACD.
  • At least one boundary condition is predetermined, which is fulfilled when the illumination setting is varied.
  • the varied illumination setting has a minimum transmission value of 90%, in particular 95%, in particular 99%, of the transmission value of the original, i. of the initial or initial illumination setting. In other words, this ensures that the variation does not lead to large transmission losses.
  • a boundary condition can also be specified that a maximum of 10%, in particular a maximum of 5%, in particular a maximum of 1% of the lighting channels is varied.
  • a maximum of 10%, in particular a maximum of 5%, in particular a maximum of 1%, of the illumination channels is switched off. Switching off a lighting channel can be achieved both with a corresponding aperture and by suitable pivoting of the corresponding field facet.
  • a maximum of 10%, in particular a maximum of 5%, in particular a maximum of 1% of the field facets are adjusted, in particular pivoted.
  • the varied illumination setting has an illumination pupil which deviates at most by a predetermined amount from the initial illumination pupil.
  • Another object of the invention is to improve a method for the production of a micro- or nano-structured device. This object is solved by the features of claim 15.
  • the advantages result from those of the method for adjusting a lighting setting. In particular, it is possible to produce components with structures of a smaller critical dimension. In particular, this increases the integration density.
  • FIG. 1 is a schematic illustration of a meridional section through a projection exposure apparatus for EUV projection microlithography, a schematic representation of several test structures to be imaged with horizontal and vertical lines and different line spacing (pitch), exemplary representation of an annular illumination pupil, schematically a flow diagram to illustrate the individual method steps for adjustment exemplifying the variation of a critical dimension (ACD) as a function of the line spacing (pitch) of the structures to be imaged when using the initial illumination setting, exemplary representation of the annular illumination pupil of an initial illumination setting, exemplary representation of a corresponding illumination pupil after varying the illumination setting; 5 shows a representation corresponding to FIG. 5b, the illumination setting being varied under the boundary condition, after which no spot of the illumination setting within 9 is a representation corresponding to FIG. 7 with a lighting setting with the illumination pupil according to FIG. 8, FIG.
  • ACD critical dimension
  • 10a shows an illumination pupil of a reference illumination system with a first EUV source
  • FIG. 10b a corresponding illumination pupil after exchange of the EUV source
  • FIG. 10c a schematic representation of an illumination pupil optimized from the illumination pupil according to FIG.
  • FIG. 11 is a representation of the variation of the critical dimension (ACD) as a function of the line spacing (pitch) of the structures to be imaged when using the illumination setting according to FIG. 10b
  • FIG. FIG. 12 shows a representation corresponding to FIG. 11 when using the illumination setting according to FIG. 10c
  • FIG. 11 is a representation of the variation of the critical dimension (ACD) as a function of the line spacing (pitch) of the structures to be imaged when using the illumination setting according to FIG. 10b
  • FIG. FIG. 12 shows a representation corresponding to FIG. 11 when using the illumination setting according to FIG. 10c
  • FIG. ACD critical dimension
  • FIG. 13 shows an illumination pupil for setting a positive Iso-Dense bias
  • FIGS. 15 and 16 show illustrations according to FIGS. 13 and 14 when setting a negative iso-dense bias
  • FIG. 17 shows an illumination pupil for setting a positive H-V offset
  • FIG. 18 shows a schematic illustration of the critical dimension (CD) over the line spacing (pitch) when using a lighting setting according to FIG. 17 and FIG. 18
  • FIGS. 17 and 18 representations corresponding to FIGS. 17 and 18 for a
  • An illumination system 2 of the projection exposure apparatus 1 has, in addition to a light or radiation source 3, an illumination optics 4 for the exposure of an object field 5 in an object plane 6 in this case a arranged in the object field 5 and not shown in the drawing etikel.
  • a projection optics 7 serves to image the object field 5 into an image field 8 in an image plane 9.
  • a structure on the reticle is illuminated on a photosensitive layer of a wafer arranged in the region of the image field 8 in the image plane 9, which likewise is not shown in the drawing ,
  • the radiation source 3 is an EUV radiation source with an emitted useful radiation in the range between 5 nm and 30 nm. It may in particular be a plasma source, for example a DPP source (plasma generation by discharge, Discharge Produced Plasma) or an LPP source (plasma generation by laser, laser produced plasma) act.
  • EUV radiation 10 emanating from the radiation source 3 is bundled by a collector 11. A corresponding collector is known from EP 1 225 481 A. After the collector 11, the EUV radiation 10 propagates through an intermediate focus plane 12 before striking a field facet mirror 13 having a plurality of field facets 14.
  • the EUV radiation 10 is also referred to below as illumination or imaging light.
  • FIG. 1 For ease of illustration, a Cartesian xyz coordinate system is shown in FIG.
  • the x-direction in FIG. 1 extends perpendicular to the plane of the drawing into it.
  • the y-direction runs in Fig. 1 to the left.
  • the y-direction forms the scanning direction of the reticle or the wafer.
  • the z-direction runs in Fig. 1 upwards.
  • the projection exposure apparatus 1 is of the scanner type. This means that during operation of the projection exposure apparatus 1, both the object-level 6 and wafer-level wafers 9 are continuously moved in the y-direction.
  • the field facets 14 can be arranged in facet groups in columns and lines. For details, reference is made, for example, to DE 10 2009 045 491 AI.
  • the field facets 14 can also be designed as a microelectromechanical system (MEMS). In this case they comprise a plurality of micromirrors, in particular displaceable micromirrors.
  • MEMS microelectromechanical system
  • the EUV radiation 10 reflected by the field facet mirror 13 is constructed from a multiplicity of radiation sub-beams, each sub-beam being reflected by a specific field facet 14. Each sub-beam strikes a pupil facet 16 assigned to a field facet 14 on a pillar facet mirror 17.
  • the radiation beam which is reflected by a specific field facet 14 onto an associated pupil facet 16 forms in each case a so-called illumination channel.
  • the pupil facets 16 may be round. They are preferably arranged tightly packed on the pupil facet mirror 17.
  • the pupil facet mirror 17 is arranged in a plane of the illumination optics 4, which coincides with a pupil plane of the projection optics 7 or is optically conjugate to it.
  • the intensity distribution of the EUV radiation 10 on the pupil facet mirror 17 is therefore directly correct.
  • the illumination intensity distribution of the EUV radiation 10 on the pupil facet mirror 17 is also referred to as the illumination pupil.
  • the totality of all radiation channels is also referred to as a lighting setting.
  • the field facets 14 of the field facet mirror 13 are imaged into the object plane 6.
  • the optical transmission system 19 has three reflecting mirrors 20, 21 and 22 arranged downstream of the pupil facet mirror 17.
  • individual or all of the mirrors of the transmission optics 19 can also be dispensed with.
  • the field facets 14 may have a shape which corresponds to the shape of the object field 5 to be illuminated. Such field facets are known, for example, from US Pat. No. 6,452,661 and US Pat. No. 6,195,201. If, for example, the last mirror 22 in front of the object field 5 ensures field shaping, the shape of the field facets 14 may also differ from the shape of the object field 5 to be illuminated.
  • the field facets 14 can be embodied in particular rectangular or curved.
  • a selected correction diaphragm 24, which is designated in FIG. 1 with 24 ', can be arranged via the changeover holder 25 in a beam path of the illumination light 10 adjacent to the pupil facet mirror 17.
  • the EUV radiation 10, which the Illuminating optics 4 passes through the correction panel 24 must happen.
  • the EUV radiation 10 passes through the correction diaphragm 24 'twice. It is also possible for several of the correction apertures 24 to be arranged in the beam path of the illumination light 10, which then interact.
  • a correction filter can also be introduced into the beam path of the EUV radiation 10.
  • the transmission in particular the intensity of the EUV radiation 10
  • the transmission can be attenuated.
  • a field intensity correction device 27 can be arranged in a correction plane 26 adjacent to the object field 5.
  • the correction device 27 is also referred to as UNICOM. It serves to set a scan-integrated, ie in y-integrated intensity distribution over the object field 5.
  • the correction device 27 is controlled by a control device 28.
  • Correction device 27 may have different diaphragm elements and / or filter elements corresponding to diaphragm device 23.
  • the projection exposure apparatus 1 comprises a control device 15, by means of which the variation of the illumination setting can be controlled.
  • the control device 15 is connected to the diaphragm device 23 and / or the controller 28 of the field intensity correction device 27 and / or connected to a control device, not shown in the figures for controlling the displacement of the displaceable facets 14 of the field facet mirror 13 in signal transmitting manner.
  • an illumination setting in particular an illumination pupil
  • individual radiation channels can be attenuated by means of a filter element, dimmed by means of a diaphragm element, i. extinguished, or switched by pivoting the field facets 14 or turned off. Combinations of these possibilities are also possible.
  • the field intensity correction device 27 can be used. It not only changes pupil-integrated intensity as a function of a field point, but also the details of the pupil shape.
  • linear structures 29 with horizontal (H) lines 30 and vertical (V) lines 31 are shown by way of example.
  • all lines 30, 31 have a uniform line width b.
  • they differ in a line spacing 1, which is also referred to as pitch.
  • the structures of the mask to be imaged shown in FIG. 2 correspond to the target structures on the wafer.
  • the line width on the mask can deviate from the target line width on the wafer (so-called proximity effect, or OPC ("optical proximity correction").)
  • the generated line width on the wafer is also expressed as a critical line width or critical dimension (FIG.
  • FIG. 3 shows by way of example an annular illumination pupil.
  • the illumination pupil corresponds precisely to the intensity distribution of the EUV radiation 10 on the pupil facets 16 of the pupil facet mirror 17.
  • each spot 32 corresponds to a pupil facet 16 acted upon by EUV radiation 10.
  • the spot radius corresponds to the intensity of the EUV Radiation 10 at this location of the illumination pupil.
  • FIG. 3 illustrates an outer boundary 33 and an inner border 34 of the illumination pupil.
  • the illumination pupil is described in a cylindrical pupil coordinate system.
  • the illumination system 2 is provided with the illumination optics 4 and the radiation source 3. Then, in a first step 36, an initial or initial illumination setting with an initial transmission and an initial illumination pupil is generated.
  • an image size to be set is specified. This is in particular an image size in the area of the image field 8. It may be, for example, a variation of the critical dimension due to field variations, projection aberrations or system variations. It may also be the difference of the critical dimension of horizontal (H) and vertical (V) structures 29 (HV difference). It may also be the difference of the critical dimensions of isolated and dense structures 29 (iso-dense bias). It may also be a dependence of the critical dimension of the line spacing (so-called through-pitch curve). It can also be a value for identifying the imaging telecentricity. In addition, a target value and optionally a tolerance range for the at least one image size to be set are specified.
  • a determination step 37 an actual value for the at least one image size is determined.
  • a predetermined test structure 29 with horizontal and / or vertical lines 30, 31 can be imaged onto a wafer and the corresponding image size can be measured, or a simulation method can be used.
  • a deviation of the specific actual values from the target value is calculated. This will be a suitable
  • the merit function can be determined by the maximum value of
  • the merit function may be represented by the maximum value of
  • RMS root mean squared
  • MMS root mean square
  • can be: a maximum of 1.0 nm, in particular a maximum of 0.5 nm, in particular a maximum of 0.3 nm, in particular a maximum of 0.1 nm.
  • Target values for the imaging telecentricity (TC) can be: a maximum of 5 mrad, in particular a maximum of 2 mrad , in particular at most 1 mrad.
  • boundary conditions can be taken into account in the merit function.
  • provision may be made for specifying boundary conditions which must be fulfilled when setting the illumination setting.
  • One possible boundary condition is, for example, that the illumination setting to be set has a minimum transmission value. This may be at least 90%, in particular at least 95%, in particular at least 99% of the initial transmission.
  • a further boundary condition may be that a maximum of 10%, in particular a maximum of 5%, in particular a maximum of 1%, of the illumination channels of the initial illumination setting is varied.
  • a further boundary condition may be that the illumination setting to be set has an illumination pupil at which a maximum of 5%, in particular not more than 1%, in particular none of the illumination channels is more than a predetermined maximum outside the outer boundary 33 or inside the inner boundary 34 the initial Illuminating pupil lies.
  • the maximum deviation can be set to 0.2 ⁇ , 0, 1 ⁇ or 0.05 ⁇ relative to the radius ⁇ normalized to 1 of the initial illumination pupil.
  • Telecentricity can be specified.
  • the default criterion may be that the merit function takes on a value that is less than an absolute target value. If necessary, a given tolerance range can be taken into account. The criterion may also be that the merit function assumes a value which is smaller by a minimum amount or by a relative proportion than the value in the previous iteration. If the criterion is fulfilled, the algorithm for setting the illumination setting can be terminated; the end 40 of the method for adjusting the illumination setting is reached.
  • the illumination setting in particular the illumination pupil
  • the illumination setting is varied in a variation step 41.
  • individual lighting channels are switched off or switched over for this purpose.
  • the actual value of the image size of the new, i. the varied illumination pupil determined. This happens as in determination step 37.
  • the loop from variation step 41 for varying the illumination setting, in particular the illumination pupil, the determination step for determining the actual value of the at least one image size to be set, the calculation step 38 for calculating the merit function, in particular the deviation of the actual value of the image size from the target value, and the ⁇ ⁇ 8-8 ⁇ 1 ⁇ 8 39 for checking the value of the merit Function can be run through several times.
  • an iterative method is provided for varying the illumination setting.
  • it is a so-called discrete optimization method.
  • To optimize the illumination setting it is possible, for example, first to make a preselection of the illumination settings by means of a simulation method and then to try them out and to measure the actual resulting image size on the wafer after selecting a certain number of illumination settings.
  • each illumination channel in succession as a test, or to switch over by tilting the corresponding field facet 14.
  • the shutdown or switchover can be retained if it improves the value of the merit function. As soon as all lighting channels have passed, the process is started again from the beginning.
  • an actual influencing of the illumination setting is also for setting a varied illumination setting, in particular by means of a correction device and / or by adjusting a number the field facets 14 and thus a switching or disconnection of individual illumination channels or a variation of the illumination setting using a prediction model (Pupil Predictor) possible.
  • a prediction model Pupil Predictor
  • FIG. 5a shows an initial or initial illumination pupil of an initial illumination setting.
  • the individual spots 32 reflect the intensity of the illumination radiation 10 on the pupil facet mirror 17. It is an annular lighting setting.
  • FIG. 6 shows the deviation of the critical dimension (ACD) as a function of the line spacing (pitch) when using the illumination setting according to FIG. 5a for line structures 29 with horizontal lines H and vertical lines V, respectively.
  • the curves represent values averaged over the field points.
  • the line structures 29 had a line width b, which led to a critical dimension of 16 nm on the wafer.
  • the maximum absolute deviation of the critical dimension (ACD max ) averaged over the field points of the image field is 0.89 nm.
  • the output illumination settings shown in the figures are to be understood as examples.
  • the initial setting can be any lighting setting that has been chosen for an application for whatever reason.
  • a variation of the illumination setting according to FIG. 5 a led to the intensity distribution on the pupil facet mirror 17 shown in FIG. 5 b. As can be seen from FIG. 5 b, some illumination channels were switched over, so that the varied illumination setting according to FIG a perfectly annular lighting setting is.
  • the spots 32 are not more than 0.02, in particular at most 0.01, in particular at most 0.005, or not at all outside the range of the ⁇ values of the initial illumination setting, by a ⁇ value.
  • Another source of deviations of the critical dimension may be that the particles to be imaged are used with different projection exposure systems 1. They may also be due to an exchange of the radiation source 3. An exchange of the radiation source 3 leads to a change in the intensity distribution in the far field. This leads to a change in the intensity distribution of the pupil spots 32 and thus to a deviation of the course of the critical dimension over the line spacing (so-called CD-through-pitch behavior).
  • FIG. 10 a shows the illumination pupil of a first illumination system 2. It is a so-called quasar lighting.
  • the critical dimension to be achieved on the wafer was 18 nm.
  • FIG. 10b shows correspondingly the illumination pupil after replacement of the radiation source 3 or when using another illumination system 2 whose settings otherwise correspond to those of the reference system.
  • the replacement of the radiation source 3 or the use of a second illumination system 2 leads to a changed intensity distribution of the illumination pupil.
  • the corresponding influence on the deviation of the critical dimension is shown in FIG. 11.
  • the maximum deviation of the critical dimension (ACD max ) was 0.48 nm.
  • FIG. 10c shows a lighting pupil adapted according to the method. As can be seen qualitatively, in turn individual lighting channels were switched on or off. The associated ACD through pitch curve is shown in FIG.
  • the maximum deviation of the critical dimension (ACD max ) was 0.16 nm.
  • FIG. 13 shows an illumination pupil in which, starting from a conventional illumination, in which the entire circular area is filled within a maximum radius, i. is illuminated, with all the pupil facet mirrors 17, the illumination setting has been varied to produce a positive change in the so-called iso-dense bias, i. a change in the mean offset of the critical dimension between line structures 29 with isolated lines 30, 31, i. Lines with a large line spacing 1, and dense lines 30, 31.
  • the varied illumination setting according to FIG. 13 one hundred and one illumination channels of a total of more than four hundred illumination channels were switched off.
  • the resulting CD -through pitch curve is shown in FIG.
  • the variation over 13 different field points is hatched.
  • the critical dimension was 27 nm.
  • FIGS. 15 and 16 show a corresponding result for setting a negative change of the iso-dense bias.
  • the projection exposure apparatus 1 is used as follows: First, the particle and the wafer are provided. Subsequently, a lighting setting is set according to the method described above. Then, a structure on the reticle is projected onto a light-receiving layer of the wafer by means of the projection exposure apparatus 1. By developing the photosensitive layer, a microstructure is then produced on the wafer and thus the micro- or nano-structured component.

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Description

Verfahren zum Einstellen eines Beleuchtungssettings
Der Inhalt der deutschen Anmeldung 10 2012 212 664.3 wird durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Beleuchtungssettings. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beleuchtungsoptik zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, ein Beleuchtungssystem und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mi- kro- oder nano strukturierten Bauelements.
Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie sind beispielsweise bekannt aus der EP 1 349 009 A2. Letztlich entscheidend für die Quali- tät eines Lithographie Systems sind die Abbildungseigenschaften oder Abbildungsgrößen im Bereich des zu belichtenden Bildfeldes, d.h. auf dem Wafer.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen eines Be- leuchtungssettings anzugeben, mit welchem die Qualität einer Beleuchtungsoptik und damit einer Projektionsbelichtungsanlage mit einer entsprechenden Beleuchtungsoptik verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, das Beleuchtungssetting zur Beleuchtung eines in einem Objektfeld angeordneten und in ein Bildfeld abzubildenden etikels derart anzupassen, dass eine vorgegebene Abbildungsgröße im Bereich des Bildfeldes eingestellt, insbesondere optimiert wird. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich ein Beleuchtungssetting nicht nur im Hinblick auf Pupillen-Größen oder Eigenschaften der Beleuchtung eines Objektfeldes optimieren lässt, sondern auch im Hinblick auf Abbildungsgrößen im Bereich des Bildfeldes. Dies kann zum einen mittels geeigneter Korrektur-Elemente zur Beeinflussung der Transmission, zum anderen durch eine Variierung der ausgebildeten Beleuchtungskanäle geschehen.
Unter einem Beleuchtungssetting sei hierbei nicht nur die Einstellung einer bestimmten Intensitätsverteilung in einer Pupillenebene, sondern allgemein die Einstellung einer bestimmten Intensitäts- und Einfallswinkelverteilung im Objektfeld verstanden.
Als Korrektur-Elemente können beispielsweise Filter oder Blenden dienen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, eine Korrektureinrichtung mit mindestens einer Korrekturblende und/oder einem Korrekturfilter im Strahlengang der Beleuchtungsoptik benachbart zu einem Pupillenfacettenspiegel anzuordnen. Der Filter und/oder die Blende kann insbesondere austauschbar sein. Mittels des Filters beziehungsweise der Blende kann eine vorge- gebene Auswahl von Pupillenfacetten abgeschwächt beziehungsweise abgeblendet werden.
Alternativ oder zusätzlich zu einer derartigen, der Beleuchtungspupille zugeordneten Korrektureinrichtung kann die Transmission in einer Korrek- turebene, welche in oder benachbart zu einer Feldebene, insbesondere benachbart zum Objektfeld, angeordnet ist, beeinflusst werden. Eine derartige Korrektureinrichtung, die auch als UNICOM oder Feldintensitäts- Korrekturelement bezeichnet wird, ist beispielsweise aus der DE 10 201 1 005 881 AI, auf die hiermit verwiesen wird, bekannt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann zur Variierung des Beleuch- tungssettings mindestens eines der Korrektur-Elemente der mindestens einen Korrektureinrichtung verstellt werden. Mittels der Korrektur-Elemente lässt sich auf besonders einfache Weise eine Korrektur der Intensität, insbesondere der einfallswinkelabhängigen Intensität, erreichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann zur Variierung des Be- leuchtungssettings mindestens einer der Einzelspiegel des ersten Facetten- spiegeis verstellt werden. Beim ersten Facettenspiegel kann es sich insbesondere um einen Feldfacettenspiegel handeln. Er ist in einer zum Objektfeld optisch konjugierten Ebene angeordnet. Bei den Einzelspiegeln kann es sich jeweils um einzelne Feldfacetten, insbesondere makroskopische Feldfacetten, des Feldfacettenspiegels handeln. Die Feldfacetten sind ins- besondere verstellbar. Für Details eines Feldfacettenspiegels mit verstellbaren Feldfacetten sei beispielsweise auf die WO 201 1/076 500 AI verwiesen. Die Feldfacetten können insbesondere verschwenkbar sein. Durch eine Verschwenkung der Feldfacetten lässt sich die Zuordnung derselben zu den Pupillenfacetten beeinflussen. Hierdurch lassen sich Strahlungskanäle ge- zielt individuell um- oder abschalten. Zur Variierung des Beleuchtungsset- tings kann mindestens einer der Einzelspiegel des ersten Facettenspiegels auch abgeblendet werden. Dies sei ebenfalls als eine Verstellung des bzw. der entsprechenden Einzelspiegel verstanden.
Der Feldfacettenspiegel kann auch als mikroelektromechanisches System (MEMS) mit einer Vielzahl von verstellbaren Einzelspiegeln, insbesondere Mikrospiegeln, ausgebildet sein. In diesem Fall kann eine Feldfacette eine Vielzahl von Einzelspiegeln umfassen. Für Details sei beispielsweise auf die WO 2009/100 856 AI verwiesen. Durch eine derartige Ausbildung des Feldfacettenspiegels wird die Variabilität der Beleuchtungsoptik, insbesondere die Einstellbarkeit des Beleuchtungssettings, weiter vergrößert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Be- Stimmung des Istwertes der mindestens einen Abbildungsgröße eine im Objektfeld angeordnete Teststruktur in das Bildfeld abgebildet wird. Als Teststruktur kann auch eine Struktur des etikel-Layouts dienen, welche zur Herstellung eines strukturierten Bauelements verwendet wird. Die Teststruktur wird insbesondere zur Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht auf einem Wafer mittels einer Projektionsoptik auf diesen abgebildet. Anschließend kann der Istwert der einzustellenden Abbildungsgröße am Wafer gemessen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zur Bestimmung des Ist- wertes ein Simulations verfahren vorgesehen. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Optimierung des Beleuchtungssettings.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Bestimmung des Istwertes mittels eines Simulations Verfahrens und die tatsächliche Messung eines Istwertes an einem belichteten Wafer auch kombiniert werden. Es ist insbesondere möglich, mittels eines Simulationsverfahrens eine Vorauswahl an unterschiedlichen Beleuchtungssettings zu treffen, aus welchen dann mittels tatsächlichen Messungen das Beste ausgewählt wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die mindestens eine einzustellende Abbildungsgröße ausgewählt aus folgenden Größen: Variation einer kritischen Dimension aufgrund von Feldvariationen, Projektionsaberrationen oder Systemvariationen, Unterschied der kritischen Dimension von horizontalen und vertikalen Strukturen (H-V-Differenz), Unter- schied der kritischen Dimension von isolierten und dichten Strukturen (Iso- Dense-Bias), und Abbildungs-Telezentrie. Bei der einzustellenden Abbildungsgröße kann es sich insbesondere um eine Strukturbildgrößenvariation, insbesondere die Variation einer kritischen Dimension (Critical Dimen- sion, CD), ACD, handeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird mindestens eine Randbedingung vorgegeben, welche bei der Variierung des Beleuchtungsset- tings erfüllt wird. Hierdurch wird zum einen der zur Verfügung stehende Parameterraum eingegrenzt und damit die Optimierung vereinfacht, andererseits kann hierdurch sichergestellt werden, dass das Beleuchtungssetting bestimmte Eigenschaften aufweist.
Als Randbedingung kann beispielsweise vorgegeben werden, dass das vari- ierte Beleuchtungssetting einen Mindest-Transmissionswert von 90%, insbesondere 95%, insbesondere 99% des Transmissionswertes des ursprünglichen, d.h. des Ausgangs- oder Initial-Beleuchtungssettings aufweist. Hierdurch lässt sich mit anderen Worten sicherstellen, dass die Variierung nicht zu großen Transmissionseinbußen führt.
Als Randbedingung kann auch vorgegeben werden, dass maximal 10%, insbesondere maximal 5%, insbesondere maximal 1% der Beleuchtungskanäle variiert wird. Es kann insbesondere vorgegeben werden, dass maximal 10%, insbesondere maximal 5%, insbesondere maximal 1% der Beleuch- tungskanäle ausgeschaltet wird. Ein Ausschalten eines Beleuchtungskanals kann sowohl mit einer entsprechenden Blende als auch durch geeignetes Verschwenken der entsprechenden Feldfacette erreicht werden. Es kann auch vorgegeben werden, dass maximal 10%, insbesondere maximal 5%, insbesondere maximal 1% der Feldfacetten verstellt, insbesondere verschwenkt werden. Durch eine Begrenzung der maximal zu variierenden Beleuchtungskanäle lässt sich die Komplexität des Optimierungsverfahrens reduzieren.
Als Randbedingung kann auch vorgegeben werden, dass das variierte Be- leuchtungssetting eine Beleuchtungspupille aufweist, welche maximal um einen vorgegebenen Betrag von der Initial-Beleuchtungspupille abweicht. Wird die Pupillenform in einem zylindrischen Pupillenkoordinatensystem beschrieben, welches einen auf 1 normierten Radius σ aufweist, kann insbesondere als Randbedingung vorgegeben werden, dass maximal 5% der Spots, insbesondere maximal 1% der Spots, insbesondere überhaupt kein Spot außerhalb eines durch σ = 0,9 definierten Bereichs liegt. Unter einem Spot sei hierbei das Bild eines Beleuchtungskanals in der Pupillenebene bezeichnet. Entsprechend kann als Randbedingung vorgegeben werden, dass maximal 5% der Spots, insbesondere maximal 1% der Spots, insbesondere überhaupt kein Spot innerhalb eines durch σ = 0,5 definierten Be- reichs liegt. Es lässt sich mit anderen Worten vorgeben, dass die variierte Beleuchtungspupille in einem annularen Bereich liegt. Als Obergrenze für den äußeren Rand kann auch σ = 0,95 oder ein anderer Wert gewählt werden. Als Untergrenze für den inneren Rand kann auch σ = 0,4 oder σ = 0,6 oder ein anderer Wert gewählt werden.
Ausgehend von einem Initial-Beleuchtungssetting mit einer Initial- Beleuchtungspupille mit einem maximalen σ -Wert, Gmax, und einem minimalen σ -Wert, Gmin, kann als Randbedingung auch vorgegeben werden, dass maximal 5% der Spots, insbesondere maximal 1% der Spots, insbe- sondere überhaupt kein Spot in einem Bereich der Pupille liegen, welche einen σ -Wert aufweist, der um 0,2 größer ist als Gmax bzw. um 0,2 kleiner ist als Gmin. Hierbei kann der erlaubte Bereich auch enger gefasst werden, indem die maximale Abweichung auf 0,1, insbesondere 0,05 gesetzt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, die Variierung des Be- leuchtungssettings nach einem iterativen, diskreten linearen Optimierungsverfahren durchzuführen. Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, eine Beleuchtungsoptik und ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern. Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1 1, 13 und 14 gelöst. Die Vorteile der Beleuchtungsoptik und der Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik ergeben sich aus den Vorteilen des Verfahrens zur Einstellung des Beleuchtungssettings.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Her- Stellung eines mikro- oder nano strukturierten Bauelements zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen des Verfahrens zum Einstellen eines Beleuchtungssettings. Es lassen sich insbesondere Bauelemente mit Strukturen einer geringeren kritischen Dimension herstellen. Hierdurch wird ins- besondere die Integrationsdichte vergrößert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen: schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Pro- jektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektions- Mikrolithographie, eine schematische Darstellung mehrerer abzubildender Teststrukturen mit horizontalen und vertikalen Linien und unterschiedlichem Linienabstand (Pitch), exemplarische Darstellung einer annularen Beleuchtungspupille, schematisch ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung der einzelnen Verfahrensschritte zur Einstellung des Beleuchtungssettings, exemplarische Darstellung der annularen Beleuchtungspupille eines initialen Beleuchtungssettings, exemplarische Darstellung einer entsprechenden Beleuchtungspupille nach Variieren des Beleuchtungssettings, exemplarisch die Variation einer kritischen Dimension (ACD) in Abhängigkeit vom Linienabstand (Pitch) der abzubildenden Strukturen bei Verwendung des initialen Beleuchtungssettings, Fig. 7 eine schematische Darstellung entsprechend Fig. 6 unter Verwendung eines variierten Beleuchtungssettmgs mit einer Beleuchtungspupille gemäß Fig. 5b, Fig. 8 eine Darstellung entsprechend Fig. 5b, wobei das Be- leuchtungssetting unter der Randbedingung variiert wurde, wonach kein Spot des Beleuchtungssettings innerhalb eines Bereichs mit σ = 0,5 liegen darf, Fig. 9 eine Darstellung entsprechend Fig. 7 mit einem Be- leuchtungssetting mit der Beleuchtungspupille gemäß Fig. 8,
Fig. 10a eine Beleuchtungspupille eines Referenz- Beleuchtungssystems mit einer ersten EUV-Quelle,
Fig. 10b eine entsprechende Beleuchtungspupille nach Austausch der EUV-Quelle, Fig. 10c eine schematische Darstellung einer ausgehend von der Beleuchtungspupille gemäß Fig. 1 Ob optimierten Beleuchtungspupille,
Fig. 1 1 eine Darstellung der Variation der kritischen Dimensi- on (ACD) in Abhängigkeit vom Linienabstand (Pitch) der abzubildenden Strukturen bei Verwendung des Beleuchtungssettings gemäß Fig. 10b, Fig. 12 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 1 bei Verwendung des Beleuchtungssettings gemäß Fig. 10c,
Fig. 13 eine Beleuchtungspupille zur Einstellung eines positi- ven Iso-Dense-Bias,
Fig. 14 eine Darstellung der kritischen Dimension (CD) über den Linienabstand (Pitch) bei Verwendung des Beleuchtungssettings gemäß Fig. 13,
Fig. 15 und Fig. 16 Darstellungen gemäß den Fig. 13 und 14 bei Einstellung eines negativen Iso-Dense-Bias,
Fig. 17 eine Beleuchtungspupille zur Einstellung eines positi- ven H-V-Offsets,
Fig. 18 eine schematische Darstellung der kritischen Dimension (CD) über den Linienabstand (Pitch) bei Verwendung eines Beleuchtungssettings gemäß Fig. 17 und
Fig. 19 und Fig. 20 Darstellungen entsprechend den Fig. 17 und 18 für ein
Beleuchtungssetting zum Einstellen eines negativen H- V-Offsets. Zunächst werden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 die wesentlichen Bestandteile und der prinzipielle Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage 1 beschrieben. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes und in der Zeichnung nicht dargestelltes etikel. Eine Projektionsoptik 7 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9. Abgelichtet wird eine Struktur auf dem Retikel auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 8 in der Bildebene 9 angeordneten Wafers, der in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt ist.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Es kann sich insbesondere um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine DPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Entladung, Discharge Produced Plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, Laser Produced Plasma) handeln. EUV-Strahlung 10, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 1 1 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist aus der EP 1 225 481 A bekannt. Nach dem Kollektor 1 1 propagiert die EUV-Strahlung 10 durch eine Zwischenfokusebene 12, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 13 mit einer Vielzahl von Feldfacetten 14 trifft. Die EUV-Strahlung 10 wird nachfolgend auch als Beleuchtungs- oder Abbildungslicht bezeichnet.
Zur Erleichterung der Darstellung ist in der Fig. 1 ein kartesisches xyz- Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft in der Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft in der Fig. 1 nach links. Die y-Richtung bildet die Scannrichtung des Retikels bzw. des Wafers. Die z-Richtung läuft in der Fig. 1 nach oben. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scanner- Typ. Dies bedeutet, dass während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowohl das etikel in der Objektebene 6 als auch der Wafer in der Bildebene 9 in y- Richtung kontinuierlich bewegt werden.
Die Feldfacetten 14 können spalten- und zeilenweise in Facettengruppen angeordnet sein. Für Details sei beispielsweise auf die DE 10 2009 045 491 AI verwiesen. Die Feldfacetten 14 können auch als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildet sein. Sie umfassen in diesem Fall eine Vielzahl von Mikrospiegeln, insbesondere verlagerbaren Mikrospiegeln. Für Details sei auf die WO 2009/100 856 AI verwiesen. Die vom Feldfacettenspiegel 13 reflektierte EUV-Strahlung 10 ist aus einer Vielzahl von Strahlungs-Teilbündeln aufgebaut, wobei jedes Teilbündel von einer bestimmten Feldfacette 14 reflektiert wird. Jedes Teilbündel trifft auf eine einer Feldfacette 14 zugeordnete Pupillenfacette 16 auf einem Pu- pillenfacettenspiegel 17. Das Strahlungsbündel, welches von einer spezifi- sehen Feldfacette 14 auf eine zugeordnete Pupillenfacette 16 reflektiert wird, bildet jeweils einen sogenannten Beleuchtungskanal.
Die Pupillenfacetten 16 können rund sein. Sie sind vorzugsweise dicht gepackt auf dem Pupillenfacettenspiegel 17 angeordnet.
Der Pupillenfacettenspiegel 17 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die mit einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 zusammenfällt oder zu dieser optisch konjugiert ist. Die Intensitätsverteilung der EUV-Strahlung 10 auf dem Pupillenfacettenspiegel 17 ist daher direkt kor- reliert mit einer Beleuchtungswinkelverteilung der Beleuchtung des Objektfeldes 5 in der Objektebene 6. Die Intensitätsverteilung der EUV- Strahlung 10 auf dem Pupillenfacettenspiegel 17 wird auch als Beleuchtungspupille bezeichnet. Die Gesamtheit aller Strahlungskanäle wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 17 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 19 werden die Feldfacetten 14 des Feldfacettenspiegels 13 in die Objektebene 6 abgebildet. Die Übertra- gungsoptik 19 weist drei dem Pupillenfacettenspiegel 17 nachgeordnete reflektierende Spiegel 20, 21 und 22 auf. Je nach Auslegung der nachgeschalteten Projektionsoptik 7 kann auf einzelne oder alle der Spiegel der Übertragungsoptik 19 auch verzichtet werden. Die Feldfacetten 14 können eine Form aufweisen, welche der Form des auszuleuchtenden Objektfeldes 5 entspricht. Derartige Feldfacetten sind beispielsweise aus der US 6,452,661 und der US 6,195,201 bekannt. Soweit beispielsweise der letzte Spiegel 22 vor dem Objektfeld 5 für eine Feldformung sorgt, kann sich die Form der Feldfacetten 14 auch von der Form des auszuleuchtenden Objektfeldes 5 unterscheiden. Die Feldfacetten 14 können insbesondere rechteckig oder gebogen ausgeführt sein.
Benachbart zur reflektierenden Oberfläche des Pupillenfacettenspiegels 17 angeordnet ist eine Blendeneinrichtung 23 mit einer Mehrzahl von Korrek- turblenden 24, die in einem in der Fig. 1 schematisch dargestellten Wechselhalter 25 untergebracht sind. Jeweils eine ausgewählte Korrekturblende 24, die in der Fig. 1 mit 24' bezeichnet ist, kann über den Wechselhalter 25 in einen Strahlengang des Beleuchtungslichts 10 benachbart zum Pupillenfacettenspiegel 17 angeordnet werden. Die EUV-Strahlung 10, welche die Beleuchtungsoptik 4 durchläuft, muss die Korrekturblende 24 passieren. Beim Strahlengang der EUV-Strahlung 10 gemäß Fig. 1 passiert die EUV- Strahlung 10 die Korrekturblende 24' zweimal. Es können auch mehrere der Korrekturblenden 24 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 10 ange- ordnet sein, die dann zusammenwirken.
Anstelle einer Korrekturblende 24 kann auch ein Korrekturfilter in den Strahlengang der EUV-Strahlung 10 eingebracht werden. Mittels eines Filters lässt sich die Transmission, insbesondere die Intensität der EUV- Strahlung 10, abschwächen. Es ist insbesondere möglich, die Transmission einzelner Beleuchtungskanäle gezielt zu regeln.
Bezüglich weiterer Details der Korrekturblenden 24 sei auf die DE 10 2009 05 491 AI verwiesen.
Außerdem kann in einer Korrekturebene 26 benachbart zum Objektfeld 5 eine Feldintensitätskorrektureinrichtung 27 angeordnet sein. Die Korrektureinrichtung 27 wird auch als UNICOM bezeichnet. Sie dient der Einstellung einer scanintegrierten, also in y- ichtung integrierten Intensitätsver- teilung über das Objektfeld 5. Die Korrektureinrichtung 27 wird von einer Steuereinrichtung 28 angesteuert. Für Details der Korrektureinrichtung 27 sei auf die DE 10 201 1 005 881 AI, insbesondere Absatz [0040] und die darin angegebenen Druckschriften verwiesen. Die Korrektureinrichtung 27 kann entsprechend der Blendeneinrichtung 23 unterschiedliche Blenden- Elemente und/oder Filter-Elemente aufweisen.
Außerdem umfasst die Projektionsbelichtungsanlage 1 eine Steuereinrichtung 15, mittels welcher die Variierung des Beleuchtungssettings steuerbar ist. Die Steuereinrichtung 15 ist mit der Blendeneinrichtung 23 und/oder der Steuereinrichtung 28 der Feldintensitäts-Korrektureinrichtung 27 und/oder mit einer in den Fig. nicht dargestellten Steuereinrichtung zur Steuerung der Verlagerung der verlagerbaren Facetten 14 des Feldfacettenspiegels 13 in signalübertragenderweise verbunden.
Um ein Beleuchtungssetting, insbesondere eine Beleuchtungspupille einzustellen, können mittels der Steuereinrichtung 15 einzelne Strahlungskanäle mittels eines Filter-Elements abgeschwächt, mittels eines Blenden- Elements abgeblendet, d.h. ausgelöscht, oder durch ein Verschwenken der Feldfacetten 14 umgeschaltet oder ausgeschaltet werden. Kombinationen dieser Möglichkeiten sind ebenfalls möglich. Außerdem kann die Feldin- tensitäts-Korrektureinrichtung 27 eingesetzt werden. Sie verändert nicht nur die pupillenintegrierte Intensität als Funktion eines Feldpunktes, sondern auch die Details der Pupillenform.
In der Fig. 2 sind exemplarisch Linienstrukturen 29 mit horizontalen (H) Linien 30 bzw. vertikalen (V) Linien 31 dargestellt. Bei den in Fig. 2 dargestellten Strukturen 29 weisen sämtliche Linien 30, 31 eine einheitliche Linienbreite b auf. Sie unterscheiden sich jedoch in einem Linienabstand 1, der auch als Pitch bezeichnet wird. Abgesehen von einem Verkleinerungsfaktor durch die Projektionsoptik 7 entsprechen die in Fig. 2 dargestellten Strukturen der abzubildenden Maske den Zielstrukturen auf dem Wafer. Die Linienbreite auf der Maske kann jedoch von der Ziel-Linienbreite auf dem Wafer abweichen (sogenannter Proximity-Effekt, bzw. OPC („optical proximity correction")). Hierbei wird die erzeugte Linienbreite auf dem Wafer auch als kritische Linienbreite oder kritische Dimension (Critical Dimension, CD) bezeichnet. Variationen der kritischen Dimension (ACD) bilden ein Maß für die optische Qualität der Projektionsbelichtungsanlage 1. In der Fig. 3 ist exemplarisch eine annulare Beleuchtungspupille dargestellt. Die Beleuchtungspupille entspricht gerade der Intensitätsverteilung der EUV-Strahlung 10 auf den Pupillenfacetten 16 des Pupillenfacetten- spiegeis 17. In der Fig. 3 entspricht jeder Spot 32 einer mit EUV-Strahlung 10 beaufschlagten Pupillenfacette 16. Hierbei entspricht der Spot-Radius der Intensität der EUV-Strahlung 10 an diesem Ort der Beleuchtungspupille. Außerdem ist in Fig. 3 eine äußere Berandung 33 und eine innere Beran- dung 34 der Beleuchtungspupille verdeutlicht. Üblicherweise wird die Beleuchtungspupille in einem zylindrischen Pupillenkoordinatensystem beschrieben. Hierbei wird für einen Radius σ der Beleuchtungspupille eine derart normierte Koordinate verwendet, dass am Pupillenrand, d.h. bei der numerischen Apertur des Beleuchtungssystems 2, gilt: σ = 1. In Fig. 3 entspricht die äußere Berandung 33 dem Wert σ = 1, während die innere Berandung 34 dem Wert σ = 0,5 entspricht.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einstellen eines Beleuchtungssettings beschrieben. Zur Initialisierung 35 wird das Beleuchtungssystem 2 mit der Beleuchtungsoptik 4 und der Strahlungsquelle 3 bereitgestellt. Sodann wird in einem ersten Schritt 36 ein Ausgangs- oder In- itial-Beleuchtungssetting mit einer Initial-Transmission und einer Initial- Beleuchtungspupille erzeugt.
Des Weiteren wird eine einzustellende Abbildungsgröße vorgegeben. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine Abbildungsgröße im Bereich des Bildfeldes 8. Es kann sich beispielsweise um eine Variation der kritischen Dimension aufgrund von Feldvariationen, Projektionsaberrationen oder Systemvariationen handeln. Es kann sich auch um den Unterschied der kritischen Dimension von horizontalen (H) und vertikalen (V) Strukturen 29 (H-V-Differenz) handeln. Es kann sich auch um den Unterschied der kritischen Dimensionen von isolierten und dichten Strukturen 29 (Iso- Dense-Bias) handeln. Es kann sich auch um eine Abhängigkeit der kritischen Dimension vom Linienabstand (sogenannter Through-Pitch- Verlauf) handeln. Es kann sich auch um einen Wert zur Kennzeichnung der Abbil- dungs-Telezentrie handeln. Außerdem wird ein Zielwert und gegebenenfalls ein Toleranzbereich für die mindestens eine einzustellende Abbildungsgröße vorgegeben.
Sodann wird in einem Bestimmungs-Schritt 37 ein Istwert für die mindestens eine Abbildungsgröße bestimmt. Hierfür kann entweder eine vorge- gebene Teststruktur 29 mit horizontalen und/oder vertikalen Linien 30, 31 auf einen Wafer abgebildet und die entsprechende Abbildungsgröße gemessen werden, oder ein Simulationsverfahren verwendet werden.
Sodann wird in einem Berechnungsschritt 38 eine Abweichung der be- stimmten Istwerte vom Zielwert berechnet. Hierfür wird eine geeignete
Merit-Funktion verwendet. Im Folgenden werden einige Beispiele für Me- rit-Funktionen angegeben:
Die Merit-Funktion kann beispielsweise durch den Maximalwert von |ACD| über alle Pitches und Feldpunkte, d.h. die Abweichung vom Soll- Verlauf der CD-Kurve, gegeben sein. Alternativ hierzu kann die Merit- Funktion durch den Maximalwert von |H - V -Differenz| über alle Pitches und Feldpunkte gegeben sein. Sie kann auch durch das quadratische Mittel (RMS, root mean squared) von ACD über alle Pitches und Feldpunkte oder über das quadratische Mittel ( MS) von |H - V -Differenz] über alle Pit- ches und Feldpunkte gegeben sein. Sie kann auch als Maximalwert des Betrags der Imaging-Telezentrie (TC) über alle Pitches und Feldpunkte oder über den quadratischen Mittelwert derselben gegeben sein. Sie kann auch beliebige Kombinationen, insbesondere Linearkombinationen dieser Werte umfassen.
Zielwerte für den Maximalwert von |ACD| beziehungsweise den Maximalwert |H - V -Differenz| können sein: maximal 1,0 nm, insbesondere maximal 0,5 nm, insbesondere maximal 0,3 nm, insbesondere maximal 0, 1 nm. Zielwerte für die Imaging-Telezentrie (TC) können sein: maximal 5 mrad, insbesondere maximal 2 mrad, insbesondere maximal 1 mrad.
In der Merit-Funktion können insbesondere Randbedingungen berücksich- tigt werden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, Randbedingungen vorzugeben, welche bei der Einstellung des Beleuchtungssettings erfüllt sein müssen. Eine mögliche Randbedingung ist beispielsweise, dass das einzustellende Beleuchtungssetting einen Mindest-Transmissionswert aufweist. Dieser kann bei mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, insbeson- dere mindestens 99% der Initial-Transmission liegen.
Eine weitere Randbedingung kann darin bestehen, dass maximal 10%, insbesondere maximal 5%, insbesondere maximal 1% der Beleuchtungskanäle des Initial-Beleuchtungssettings variiert werden. Eine weitere Randbedin- gung kann darin bestehen, dass das einzustellende Beleuchtungssetting eine Beleuchtungspupille aufweist, bei welcher maximal 5%, insbesondere maximal 1%, insbesondere überhaupt keiner der Beleuchtungskanäle um mehr als einen vorgegebenen Maximalbetrag außerhalb der äußeren Berandung 33 oder innerhalb der inneren Berandung 34 der Initial- Beleuchtungspupille liegt. Die maximale Abweichung kann beispielsweise relativ zu dem auf 1 normierten Radius σ der Initial-Beleuchtungspupille auf 0,2 σ, 0, 1 σ oder 0,05 σ vorgegeben werden. Als Randbedingung kann auch ein Mindestwert für die Imaging-
Telezentrie vorgegeben werden. Für weitere Alternativen und Details sei auf die WO 201 1/076 500 AI verwiesen.
Nach Berechnung der Merit-Funktion im Berechnungsschritt 38 wird in einem
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39 überprüft, ob die Merit-Funktion ein vorgegebenes Kriterium erfüllt. Das vorgegebene Kriterium kann darin bestehen, dass die Merit-Funktion einen Wert annimmt, welcher kleiner ist als ein absoluter Zielwert. Hierbei kann ggf. ein vorgegebener Toleranzbereich berücksichtigt werden. Das Kriterium kann auch darin bestehen, dass die Merit-Funktion einen Wert annimmt, welcher um einen Mindestbetrag oder um einen relativen Anteil kleiner ist als der Wert bei der vorigen Iteration. Ist das Kriterium erfüllt, kann der Algorithmus zum Einstellen des Be- leuchtungssettings beendet werden; das Ende 40 des Verfahrens zum Einstellen des Beleuchtungssettings ist erreicht.
Sofern das Kriterium nicht erfüllt ist, wird das Beleuchtungssetting, insbesondere die Beleuchtungspupille, in einem Variierungs-Schritt 41 variiert. Hierzu werden insbesondere einzelne Beleuchtungskanäle ab- oder umgeschaltet. Sodann wird in einem weiteren Bestimmungs-Schritt 42 der Ist- wert der Abbildungsgröße der neuen, d.h. der variierten Beleuchtungspupille, ermittelt. Dies geschieht wie im Bestimmungs-Schritt 37.
Die Schlaufe aus Variierungs-Schritt 41 zur Variierung des Beleuchtungssettings, insbesondere der Beleuchtungspupille, dem Bestimmungs-Schritt zur Ermittlung des Istwerts der mindestens einen einzustellenden Abbildungsgröße, des Berechnungs-Schritts 38 zur Berechnung der Merit- Funktion, insbesondere der Abweichung des Istwerts der Abbildungsgröße zum Zielwert und des ^εφΛ^^8-8ϋ1ιπΐΐ8 39 zur Überprüfung des Wer- tes der Merit-Funktion kann mehrmals durchlaufen werden. Zur Variierung des Beleuchtungssettings ist mit anderen Worten ein iteratives Verfahren vorgesehen. Es handelt sich insbesondere um ein sogenanntes diskretes Optimierungsverfahren. Zur Optimierung des Beleuchtungssettings ist es beispielsweise möglich, mittels eines Simulations Verfahrens zunächst eine Vorauswahl der Beleuchtungssettings zu treffen und sodann nach Auswahl einer bestimmten Anzahl an Beleuchtungssettings diese auszuprobieren und die tatsächlich resultierende Abbildungsgröße am Wafer zu messen.
Zur Optimierung des Beleuchtungssettings ist es beispielsweise auch möglich, der Reihe nach jeden Beleuchtungskanal testweise abzuschalten oder durch Verkippung der entsprechenden Feldfacette 14 umzuschalten. Die Abschaltung oder Umschaltung kann hierbei beibehalten werden, falls sie den Wert der Merit-Funktion verbessert. Sobald alle Beleuchtungskanäle durchlaufen sind, wird das Verfahren wieder von vorne gestartet.
Es ist auch möglich, ein globales Optimierungsverfahren, z. B. einen genetischen Algorithmus, oder ein sogenanntes Simulated Annealing anzuwen- den. Hierbei kann eine Teilmenge der Beleuchtungskanäle abgeschaltet oder umgeschaltet werden. Bei den sogenannten globalen Verfahren wird gelegentlich die Merit-Funktion verschlechtert, um dadurch zu vermeiden, in einem lokalen Minimum gefangen zu bleiben. Entsprechend wie zur Bestimmung des Istwertes der einzustellenden Abbildungsgröße eine tatsächliche Abbildung einer Teststruktur und Messung der im Bildfeld erzeugten Strukturen und ein Simulationsverfahren möglich ist, ist auch zur Einstellung eines variierten Beleuchtungssettings eine tatsächliche Beeinflussung des Beleuchtungssettings insbesondere mittels einer Korrektureinrichtung und/oder durch Verstellen einer Anzahl der Feldfacetten 14 und damit eine Um- oder Abschaltung einzelner Beleuchtungskanäle oder eine Variierung des Beleuchtungssettings mit Hilfe eines Vorhersage-Modells (Pupil Predictor) möglich.
Im Folgenden werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Einstellung des Beleuchtungssettings anhand einiger exemplarischer Beispiele anhand der Figuren erläutert. In der Fig. 5a ist eine Ausgangs- oder Initial-Beleuchtungspupille eines Initial-Beleuchtungssettings dargestellt. Wie zuvor beschrieben, geben die einzelnen Spots 32 die Intensität der Beleuchtungs Strahlung 10 auf dem Pupillenfacettenspiegel 17 wieder. Es handelt sich um ein annulares Be- leuchtungssetting.
In Fig. 6 ist die Abweichung der kritischen Dimension (ACD) als Funktion des Linienab Standes (Pitch) bei Verwendung des Beleuchtungssettings gemäß Fig. 5a für Linienstrukturen 29 mit horizontalen Linien H bzw. vertikalen Linien V dargestellt. In dieser und den entsprechenden nachfolgen- den Figuren stellen die Kurven jeweils über die Feldpunkte gemittelte Werte dar. Die Linienstrukturen 29 hatten eine Linienbreite b, welche zu einer kritischen Dimension von 16 nm auf dem Wafer führte. Die maximale absolute Abweichung der kritischen Dimension (ACDmax) gemittelt über die Feldpunkte des Bildfeldes beträgt 0,89 nm. Die in den Figuren dargestellten Ausgangs-Beleuchtungssettings sind exemplarisch zu verstehen. Als Ausgangs-Setting kann ein beliebiges Be- leuchtungssetting dienen, welches aus welchen Gründen auch immer für eine Anwendung gewählt wurde.
Eine Variierung des Beleuchtungssettings gemäß Fig. 5a führte zu der in Fig. 5b dargestellten Intensitätsverteilung auf dem Pupillenfacettenspiegel 17. Wie der Fig. 5b zu entnehmen ist, wurden einige Beleuchtungskanäle umgeschaltet, so dass es sich beim variierten Beleuchtungssetting gemäß Fig. 5b nicht mehr um ein perfekt annulares Beleuchtungssetting handelt.
Mit dem Beleuchtungssetting gemäß Fig. 5b wurde die maximale Abweichung der kritischen Dimension (ACDmax) gemittelt über die Feldpunkte auf 0, 19 nm reduziert, wie in Fig. 7 dargestellt.
In Fig. 8 ist eine Beleuchtungspupille entsprechend der in Fig. 5b gezeigten dargestellt, wobei als Randbedingung vorgegeben wurde, die Form des Initial-Beleuchtungssettings, d.h. den Annulus, möglichst wenig zu verän- dem.
Als Randbedingung kann insbesondere vorgegeben werden, dass die Spots 32 um einen σ-Wert von höchstens 0,02, insbesondere höchstens 0,01 , insbesondere höchstens 0,005 oder überhaupt nicht außerhalb des Bereichs der σ- Werte des Initial-Beleuchtungssettings liegen.
Es wurde insbesondere vorgegeben, dass sämtliche Spots 32 innerhalb des Ringfeldes, welches durch die Kreise mit σ = 0,5 und σ = 1 begrenzt ist, liegen. Der mit diesem Beleuchtungssetting erreichte Verlauf der Abweichung der kritischen Dimension in Abhängigkeit vom Linienabstand ist in Fig. 9 dargestellt. Die maximale Abweichung der kritischen Dimension (ACDmax) gemittelt über die Feldpunkte betrug 0,29 nm.
Eine weitere Quelle von Abweichungen der kritischen Dimension kann sein, dass abzubildende etikel mit unterschiedlichen Projektionsbelich- tungsanlagen 1 verwendet werden. Sie können auch auf einen Austausch der Strahlungsquelle 3 zurückzuführen sein. Ein Austausch der Strahlungsquelle 3 führt zu einer Veränderung der Intensitätsverteilung im Fernfeld. Dies führt zu einer Veränderung der Intensitätsverteilung der Pupillen- Spots 32 und damit zu einer Abweichung des Verlaufs der kritischen Dimension über den Linienabstand (sogenanntes CD-Through-Pitch- Verhalten).
In Fig. 10a ist die Beleuchtungspupille eines ersten Beleuchtungssystems 2 dargestellt. Es handelt sich um eine sogenannte Quasar-Beleuchtung. Die zu erzielende kritische Dimension auf dem Wafer betrug 18 nm.
Fig. 10b zeigt entsprechend die Beleuchtungspupille nach Austausch der Strahlungsquelle 3 bzw. bei Verwendung eines anderen Beleuchtungssystems 2, dessen Einstellungen im Übrigen denen des Referenz-Systems entsprechen. Wie qualitativ zu erkennen ist, führt der Austausch der Strah- lungsquelle 3 bzw. die Verwendung eines zweiten Beleuchtungssystems 2 zu einer veränderten Intensitätsverteilung der Beleuchtungspupille. Der entsprechende Einfluss auf die Abweichung der kritischen Dimension ist in Fig. 1 1 dargestellt. Die maximale Abweichung der kritischen Dimension (ACDmax) betrug 0,48 nm. In Fig. 10c ist eine verfahrensgemäß angepasste Beleuchtungspupille dargestellt. Wie qualitativ zu erkennen ist, wurden wiederum einzelne Beleuchtungskanäle um- bzw. abgeschaltet. Der zugehörige ACD-Through- Pitch- Verlauf ist in Fig. 12 dargestellt. Die maximale Abweichung der kritischen Dimension (ACDmax) betrug 0,16 nm.
In Fig. 13 ist eine Beleuchtungspupille dargestellt, bei welcher ausgehend von einer konventionellen Beleuchtung, bei welcher die gesamte Kreisflä- che innerhalb eines Maximal- adius gefüllt, d.h. ausgeleuchtet ist, mit sämtlichen Pupillenfacettenspiegeln 17 das Beleuchtungssetting variiert wurde, um eine positive Änderung des sogenannten Iso-Dense-Bias zu erzeugen, d.h. eine Veränderung des mittleren Offsets der kritischen Dimension zwischen Linienstrukturen 29 mit isolierten Linien 30, 31, d.h. Linien mit einem großen Linienabstand 1, und dichten Linien 30, 31. Beim variierten Beleuchtungssetting gemäß Fig. 13 wurden einhunderteins Beleuchtungskanäle von insgesamt über vierhundert Beleuchtungskanälen ausgeschaltet. Der resultierende CD-Through-Pitch- Verlauf ist in Fig. 14 dargestellt. Hierbei gibt die durchgezogene Kurve den Wert am zentralen Feld- punkt (x = 0) wieder. Die Variation über 13 unterschiedliche Feldpunkte ist schraffiert verdeutlicht. Die kritische Dimension betrug 27 nm.
In den Fig. 15 und 16 ist ein entsprechendes Ergebnis zur Einstellung einer negativen Änderung des Iso-Dense-Bias wiedergegeben.
Entsprechend ist in den Fig. 17 bis 20 die Einstellung eines positiven bzw. negativen H-V-Offsets durch Abschalten von Beleuchtungskanälen verdeutlicht. Wie aus sämtlichen Beispielen deutlich wird, ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung des Beleuchtungssettings eine deutliche Verbesserung der relevanten Abbildungsgrößen auf dem Wafer möglich. Zur Herstellung eines mikro- oder nano strukturierten Bauelements wird die Projektionsbelichtungsanlage 1 folgendermaßen eingesetzt: Zunächst werden das etikel und der Wafer bereitgestellt. Anschließend wird ein Be- leuchtungssetting gemäß dem vorhergehend beschriebenen Verfahren eingestellt. Sodann wird eine Struktur auf dem Retikel auf eine lichtempfmd- liehe Schicht des Wafers mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro struktur auf dem Wafer und somit das mikro- bzw. nano strukturierte Bauteil erzeugt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einstellen eines Beleuchtungssettings umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen einer Beleuchtungsoptik (4) zur Formung eines vorgebbaren Beleuchtungssettings zur Beleuchtung eines in einem Objektfeld (5) angeordneten, in ein Bildfeld (8) abzubildenden Re- tikels umfassend
— einen ersten Facettenspiegel (13), der eine Vielzahl von Einzelspiegeln (14) umfasst,
— einen zweiten Facettenspiegel (17), der eine Vielzahl von Einzelspiegeln (16) umfasst,
— wobei der zweite Facettenspiegel (17) dem ersten Facettenspiegel (13) im Strahlengang der Beleuchtungsoptik (4) nachgeordnet ist, und
— wobei zumindest eine Teilmenge der Einzelspiegel (14) des ersten Facettenspiegels (13) zur Ausbildung von Beleuchtungskanälen des Beleuchtungssettings einer Teilmenge der Einzelspiegel (16) des zweiten Facettenspiegels (17) eindeutig zuordenbar ist, und
— mindestens ein Mittel zur Variierung des Beleuchtungssettings,
— wobei das mindestens eine Mittel zur Variierung des Beleuchtungssettings mindestens eine steuerbare Korrektureinrichtung (23, 27) umfasst, welche eine Vielzahl von verstellbaren Korrektur-Elementen zur Beeinflussung der Transmission aufweist,
Vorgabe eines Initial-Beleuchtungssettings mit einer Initial- Transmission und einer Initial-Beleuchtungspupille, Vorgabe mindestens einer einzustellenden Abbildungsgröße im Bereich des Bildfeldes (8),
Vorgabe eines Zielwertes für die mindestens eine Abbildungsgröße,
- Bestimmung eines Istwertes für die mindestens eine Abbildungsgröße,
Variieren des Beleuchtungssettings bis der Istwert mit dem Zielwert innerhalb vorgegebener Toleranzen übereinstimmt. 2. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Variierung des Beleuchtungssettings mindestens eines der Korrektur-Elemente der mindestens einen Korrektureinrichtung (23, 27) verstellt wird. 3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Variierung des Beleuchtungssettings mindestens einer der Einzelspiegel (14) des ersten Facettenspiegels (13) verstellt wird. 4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Istwertes eine im Objektfeld (5) angeordnete Teststruktur in das Bildfeld (8) abgebildet und/oder ein Simulationsverfahren verwendet wird. 5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine einzustellende Abbildungsgröße aus folgenden Größen ausgewählt wird: Variation einer kritischen Dimension (critical dimension, CD) aufgrund eines unterschiedlichen Linienab Stands, von Feldvariationen, Projektionsaberrationen oder Systemvariationen, Unterschied der kritischen Dimension von horizontalen und vertikalen Strukturen (H-V-Differenz), Unterschied der kritischen Dimension von isolierten und dichten Strukturen (Iso- Dense-Bias) und Abbildungs-Telezentrie.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Randbedingung vorgegeben wird, welche bei der Variierung des Beleuchtungssettings erfüllt wird. 7 Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als
Randbedingung für das variierte Beleuchtungssetting ein Mindest- Transmissionswert von 90% der Initial-Transmission vorgegeben wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, gekennzeichnet durch die Randbedingung, dass maximal 10% der Beleuchtungskanäle variiert wird.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, gekennzeichnet durch die Randbedingung, dass das variierte Beleuchtungssetting eine Be- leuchtungspupille aufweist, bei welcher maximal 5% der Beleuchtungskanäle um mehr als 20% eines auf 1 normalisierten Radius von einer Berandung (33, 34) der Initial-Beleuchtungspupille entfernt liegen. 10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Variierung des Beleuchtungssettings nach einem iterativen, diskreten Optimierungsverfahren durchgeführt wird.
. Beleuchtungsoptik (4) zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend
a) eine Beleuchtungsoptik (4) zur Beleuchtung eines Objektfeldes (5) mit einem vorgebbaren Beleuchtungssetting umfassend
i. einen ersten Facettenspiegel (13), der eine Vielzahl von Einzelspiegeln (14) umfasst,
ii. einen zweiten Facettenspiegel (17), der eine Vielzahl von Einzelspiegeln (16) umfasst,
iii. wobei zumindest eine Teilmenge der Einzelspiegel (14) des ersten Facettenspiegels (13) zur Ausbildung von Beleuchtungskanälen des Beleuchtungssettings eine Teilmenge der Einzelspiegel (16) des zweiten Facettenspiegels (17) zuordenbar ist, und
b) mindestens ein Mittel zur Variierung des Beleuchtungssettings, c) wobei das mindestens eine Mittel zur Variierung des Beleuchtungssettings mindestens eine steuerbare Korrektureinrichtung (23, 27) umfasst, welche eine Vielzahl von verstellbaren Korrektur- Elementen zur Beeinflussung der Transmission aufweist, und d) eine Steuereinrichtung (15) zur Steuerung des Beleuchtungssettings.
12. Beleuchtungsoptik (4) gemäß Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur-Elemente ausgewählt sind aus Filtern und Blenden und einem Feldintensitäts-Korrekturelement, wobei die Filter und Blenden zur Abschwächung oder Abbiendung einer vorgegebenen Auswahl der Einzelspiegel (16) des zweiten Facettenspiegels (17) dienen.
13. Beleuchtungssystem (2) mit a) einer Strahlungsquelle (3) und
b) einer Beleuchtungsoptik gemäß Anspruch 12.
14. Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem Beleuchtungssystem (2) gemäß Anspruch 13 und einer Projektionsoptik (7).
15. Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nano strukturierten Bauelements umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß Anspruch 14,
Bereitstellen eines Retikels, das abzubildende Strukturen aufweist, Bereitstellen eines Wafers, auf dem zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Projektionsoptik (7) der Projektionsbelichtungsanlage (1),
wobei zur Einstellung eines Beleuchtungssettings ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 vorgesehen ist.
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