WO2023104658A1 - Projection exposure apparatus comprising a correction determination module - Google Patents

Projection exposure apparatus comprising a correction determination module Download PDF

Info

Publication number
WO2023104658A1
WO2023104658A1 PCT/EP2022/084227 EP2022084227W WO2023104658A1 WO 2023104658 A1 WO2023104658 A1 WO 2023104658A1 EP 2022084227 W EP2022084227 W EP 2022084227W WO 2023104658 A1 WO2023104658 A1 WO 2023104658A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
projection exposure
exposure system
training
correction command
sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/084227
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Hartjes
Alexander Wolf
Toralf Gruner
Original Assignee
Carl Zeiss Smt Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Smt Gmbh filed Critical Carl Zeiss Smt Gmbh
Publication of WO2023104658A1 publication Critical patent/WO2023104658A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891Temperature
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70258Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G03F7/705Modelling or simulating from physical phenomena up to complete wafer processes or whole workflow in wafer productions
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/04Architecture, e.g. interconnection topology
    • G06N3/0499Feedforward networks
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/08Learning methods
    • G06N3/09Supervised learning

Definitions

  • the invention relates to a projection exposure system for microlithography for imaging mask structures onto a substrate with a correction determination module and a method for operating such a projection exposure system.
  • a projection exposure system for microlithography is used in the production of semiconductor components to produce structures on a substrate in the form of a semiconductor wafer.
  • the projection exposure system includes a projection lens having a plurality of optical elements for imaging the mask structures onto the wafer during an exposure process.
  • Projection lenses are therefore typically equipped with manipulators that make it possible to minimize wavefront errors by corrective measures in the form of changes in the state of individual optical elements of the projection lens.
  • state changes include: a change in position in one or more of the six degrees of freedom of the rigid body of the relevant optical element, an application of heat and/or cold to the optical element and a deformation of the optical element.
  • the aberration characteristic of the projection lens is usually measured regularly and changes are made if necessary in the aberration characteristic between each measurement is determined by simulation. For example, lens heating effects can be taken into account in the calculation.
  • the calculation of the manipulator changes to be carried out to correct the aberration characteristic takes place in a correction determination module using an optimization algorithm that generates a travel distance, which is also referred to as a “manipulator change model”.
  • a correction command specifying the manipulator changes to be carried out is generated on the basis of measured values from a wavefront sensor.
  • optimization algorithms are described, for example, in WO 2010/034674 A1.
  • correction commands which are generated by means of conventional optimization algorithms are often very imprecise and often no longer completely meet increasing demands on the correction accuracy of the imaging behavior of the projection exposure system.
  • the aforementioned object can be achieved according to the invention, for example, with a projection exposure system for microlithography for imaging mask structures on a substrate with a correction determination module, which is configured to an embodiment variant of a correction command, which min at least one corrective measure with regard to the projection exposure system.
  • the correction determination module is configured to generate the execution variant of the correction command using an optimization algorithm from measured values of parameters influencing an imaging quality of the projection exposure system, the measured values being determined using at least two different measuring sensors.
  • the optimization algorithm is configured as a machine learning method, which is set up to be learned using a large number of learning data sets, each of which includes learning values of the parameters influencing the imaging quality and an indication of a learning variant of the correction command assigned to the respective learning values.
  • the measured values are determined using at least three, at least four, at least five or at least ten different measuring sensors.
  • Optical elements in the aforementioned sense include mirrors and/or lenses of the illumination system and of the projection objective of a projection exposure system. Furthermore, optical elements are also to be understood, for example, as individual facet elements of a facet mirror of the lighting system.
  • the correction command is used to correct an imaging property of the projection lens. Since the optimization algorithm is configured as a machine learning method, it is based on artificial intelligence.
  • the at least one corrective measure of the determined correction command can be, for example, at least one travel specification for one or more manipulators of optical elements of the projection exposure system.
  • the travel command can include multiple travel specifications, specifically one travel specification for some or all of the manipulators.
  • a manipulator can be configured, for example, to carry out a rigid-body movement on one of the optical elements or to apply heat, cold, pressure, light of a specific wavelength or currents to the optical element locally or over a large area. So can one Be configured manipulator for applying a pressure distribution to or for generating a temperature distribution in such an optical element.
  • a manipulator for generating a temperature distribution can be configured in particular as a so-called preheater, with which areas of the optical element which are heated less by the exposure radiation than other areas when a reticle is exposed, are heated to set a homogeneous temperature profile.
  • a preheater can also be used to reduce a temporal variation in the temperature of the optical element, which occurs when using reticles of different brightness in the course of the exposure process over time. This can be done in that the preheater fills a reduced irradiation intensity, which occurs when a comparatively dark reticle is exposed, to a reference value, in particular a maximum value for the irradiation intensity.
  • “filling up” the irradiation intensity to a reference value means that the preheater generates the difference in heating power between the exposure radiation set to the reference value and the exposure radiation coming from the reticle, for example by means of heating elements embedded in the optical element. The temperature variation in the optical element caused by the use of different reticles over the course of the exposure process over time is minimized by filling up the irradiation intensity.
  • the solution according to the invention is based on the knowledge that measured values that are based solely on the measurement of a wavefront sensor are often not suitable for adequately describing an error state of the relevant projection exposure system.
  • a correction command is determined solely on the basis of the measured values of a measurement sensor, typically a wavefront sensor, it is often not possible to identify the status parameters on which the error status is based with sufficient accuracy.
  • the corrective measures specified by the corrective command often do not correct the state parameter deviations that are actually responsible for the error state with sufficient precision. As described below with reference to FIG.
  • thermally induced image errors and image errors caused by rigid-body movements of optical elements of the projection lens produce essentially the same error distributions in the Zernike coefficients Z2 to Z7 measured by means of a wavefront sensor.
  • the solution according to the invention with the machine learning method provides a concept with which the measured values determined by means of at least two different measuring sensors can be flexibly and efficiently converted into a correction command can be implemented.
  • the conventional approach in which a target function based on a sensitivity matrix is minimized, proves to be not sufficiently practicable due to the difficult to model interactions between the measured values determined with the various measuring sensors.
  • the configuration of the optimization algorithm according to the invention as a machine learning method enables a targeted and efficient conversion of the measured values into a correction command without having to do a great deal of modeling work for the optical system.
  • the projection exposure system also includes a plurality of optical elements for illuminating and imaging the mask structures onto the substrate, with the corrective measure relating to at least one of the optical elements.
  • the projection exposure system includes at least one manipulator, which is configured to change an optical effect of at least one of the optical elements by manipulating a property of the optical element along a travel, and the correction command includes a travel specification for the manipulator.
  • the travel specification can order a rigid-body movement of the relevant optical element to be carried out.
  • the travel specification can also define a preheating power to be provided on an optical element.
  • the projection exposure system includes a reticle displacement stage for displacing a reticle having the mask structures to be imaged and a substrate displacement stage for displacing the substrate during an exposure process
  • the correction command includes an instruction for modifying control signals to the reticle displacement stage and/or the substrate displacement stage.
  • the control signals are used to control the reticle transfer stage and the substrate transfer stage during the exposure process.
  • the instruction for modifying the control signals thus specifies an actuation of the reticle displacement stage and/or the substrate displacement stage that deviates from the standard actuation. This deviating actuation can include a modification of the focus position or decentering, a modification of the tilt, speed or acceleration of at least one of the transfer platforms or a higher spatial derivation of the movement profile of the transfer platforms over time.
  • the correction command includes repair instructions to be carried out manually in the case in which a correction that can be carried out automatically is not considered appropriate.
  • a correction that can be carried out automatically comprises, for example, a correction that can be carried out by means of the at least one manipulator or a correction of the control signals of the reticle and/or the substrate shifting stage.
  • a correction that can be carried out automatically is not to be regarded as appropriate if the limits of the correction that can be carried out automatically are exceeded, or if the measured values leave a normal range and dangerous trends in particular can be identified.
  • the repair instruction to be carried out manually is to be understood as an instruction that a suitable person, such as a service technician, has to carry out on the projection exposure system, in particular on the projection lens, in order to improve the imaging behavior of the projection exposure system.
  • a repair instruction can order the replacement of one of the optical elements of the projection exposure system.
  • a mirror of the illumination system or of the projection objective or also other optical elements, such as an illumination CGH that defines the angular distribution of the mask illumination can be determined for replacement.
  • the repair instruction can support the on-site service engineer in troubleshooting, or serve as a suggestion for preventive maintenance directed to a remote machine monitor.
  • a repair instruction to be carried out manually can also include an early announcement of a repair that is becoming necessary. For example, service campaigns based on trends can be requested in good time, so that too a longer logistical chain with the delivery of spare parts is minimally invasive for the end customer. This increases the availability of the projection exposure system and thus the utility value for the semiconductor manufacturer.
  • the information about the learning variant of the correction command in at least one of the learning data records includes the relevant learning variant itself.
  • the relevant learning data record includes the learning values and the learning correction command assigned to the learning values.
  • the teach-in correction command can be determined in particular by means of a simulation method.
  • the information about the training variant of the correction command includes feedback on the suitability of a training variant of the correction command determined by the optimization algorithm on the basis of the training values.
  • the optimization algorithm uses these training values to determine a training correction command and reports this back.
  • the optimization algorithm is then given feedback as to whether the correction command determined is suitable or not suitable for error correction of the simulated system state.
  • This acknowledgment represents the aforementioned information and is therefore part of the relevant teach-in data record in accordance with the above definition.
  • the optimization algorithm can, if necessary, determine an improved teach-in correction command, for which purpose feedback is in turn provided.
  • a suitable teach-in correction command can then also be specified for the optimization algorithm.
  • the measurement sensors include a wavefront sensor and a temperature sensor.
  • the temperature sensor can be configured, for example, as an infrared camera or as a thermistor.
  • the measuring sensors comprise at least two elements from the following group: a wavefront sensor, a temperature sensor, a pressure sensor, at least one intensity sensor arranged in the beam path of the projection exposure system, a sensor for determining a position and/or an orientation of one of the optical elements and a Sensor for determining the gas composition.
  • the sensor for determining the position of the optical element of the projection exposure system can be configured as an encoder or as an interferometric distance measuring device.
  • the optical element whose position is determined can be a mirror that fills the entire cross section of the exposure beam path or a corresponding lens of the illumination optics or of the projection objective.
  • the optical element can be, for example, a single facet of a facet mirror in the illumination optics.
  • the at least one intensity sensor includes one or more elements from the following group: an image position sensor, a uniformity sensor, a scattered light sensor and a sensor for measuring a reflectivity of an optical element of the projection exposure system.
  • the image position sensor is configured to measure a position of a projected aerial image of a reticle mark in the image plane of the projection lens.
  • the projected aerial image can be, for example, a line structure with a line width that is of the order of magnitude of the wavelength of the exposure radiation.
  • the uniformity sensor is configured to measure the uniformity of the intensity of the exposure radiation in a plane of the projection exposure system, eg the mask plane or the image plane.
  • the scattered light sensor can be based on the principle of the so-called Kirk test. In this test, a test structure with an isolated dark area, which is arranged in a much larger bright field, is placed in the object plane of the projection exposure system. The scattered light sensor scans the area of the test structure in the image plane and calculates the scattered light component from the intensity measured in the dark area of the image.
  • the optimization algorithm is based on an artificial neural network with at least five layers, in particular with at least ten layers or with at least 15 layers.
  • the training data records include a development of the training values over time
  • the optimization algorithm is configured to take into account a development of the measured values over time when generating the correction command.
  • the projection exposure system also includes a simulation module which is configured to determine the training data sets by simulating various system states of the projection exposure system.
  • the simulation module is configured to simulate system states which are caused by different points in time in the exposure process of the projection exposure system, by different error events in relation to the projection exposure system, by different values for the parameters influencing an imaging quality of the projection exposure system and/or by different configurations of the parameters to be imaged Mask structures are defined.
  • the aforementioned object can also be achieved, for example, with a method for operating a projection exposure system for microlithography, which is configured for imaging mask structures on a substrate.
  • the method according to the invention comprises the steps: Training an optimization algorithm configured as a machine learning method using a large number of training data sets, each of which includes training values of parameters influencing an imaging quality of the projection exposure system and information on a training variant of a correction command assigned to the respective training values, the Correction command specifies at least one corrective measure with regard to the projection exposure system, determining measured values of the parameters influencing the imaging quality using at least two different measuring sensors, and generating an execution variant of the correction command from the measured values using the trained optimization algorithm.
  • the method includes executing the generated execution variant of the correction command.
  • a learning check takes place after the optimization algorithm has been learned.
  • the optimization algorithm when the optimization algorithm is trained, at least one of the training data sets is retained and during the learning control, a control variant of the correction command is generated from the training values of the retained training data set using the trained optimization algorithm and compared with the training variant of the correction command.
  • the learning process is regarded as successful and the learned optimization algorithm is released for use in the exposure mode of the projection exposure system.
  • further training data sets are generated by the simulation module and the training process is continued with these.
  • the training data sets are determined by simulating different system states of the projection exposure system.
  • the different system states include different lighting settings. Under an illumination setting, a specific angle-resolved intensity distribution of the mask structures is in operation of the projection exposure system. Examples of lighting settings include annular lighting, quadrupole lighting, or other more complex lighting configurations.
  • the various system states can include different states in the maintenance cycle, for example a state of the projection exposure system after a maintenance operation in which a mirror was re-attached to a holding device by means of an adhesive. In the period immediately following the maintenance procedure, adhesive drift may occur and affect the optical properties of the mirror. The influence of the adhesive drift can be taken into account when simulating the system state.
  • FIG. 1 shows an embodiment according to the invention of a projection exposure system for microlithography with a correction determination module which is used for this purpose is configured to generate a correction command using an optimization algorithm
  • FIG. 2 shows a simulation module for determining training data sets for training the optimization algorithm, a first embodiment of a mode of operation for training the optimization algorithm and the mode of operation of the correction determination module in an exposure mode of the projection exposure system,
  • FIG. 1 shows an embodiment of a projection exposure system 10 for microlithography according to the invention.
  • the description of the basic structure of the projection exposure system 10 and its components should not be understood as limiting here.
  • the projection exposure apparatus 10 described here is an embodiment for EUV lithography. Due to this operating wavelength, all optical elements are designed as mirrors. However, the invention is not limited to projection exposure systems in the EUV wavelength range. Further embodiments according to the invention are designed, for example, for operating wavelengths in the UV range, such as 365 nm, 248 nm or 193 nm. In this case at least some of the optical elements are configured as conventional transmission lenses.
  • An illumination system 12 of the projection exposure system 10 includes, in addition to a radiation source 14, illumination optics 16 for illuminating an object field in an object plane 18.
  • the object plane 18 can also be referred to as a mask plane.
  • a reticle 20 arranged in the object field with mask structures 21 arranged thereon is exposed.
  • the reticle 20 is held by a reticle holder 22 .
  • the reticle holder 22 can be displaced in particular in a scanning direction 25 via a reticle displacement stage 24 .
  • the scanning direction 25 runs along the x-direction in FIG. 1 .
  • the z-direction runs perpendicular to the object plane 18.
  • the projection exposure system 10 also includes a projection lens 26.
  • the projection lens 26 is used to image the object field in an image field in an image plane 28.
  • the image plane 28 also referred to as the wafer plane, runs parallel to the object plane 18. Alternatively, an angle different from 0° between the object plane 18 and the image plane 28 is also possible.
  • the mask structures 21 are imaged on the reticle 20 on a light-sensitive layer of a substrate arranged in the region of the image field in the image plane 28 in the form of a wafer 30 .
  • the wafer 30 is held by a wafer holder 32 .
  • the wafer holder 32 is by means of a substrate transfer stage or a wafer displacement platform 34 along the x-direction, in particular in a wafer scanning direction 36 opposite to the scanning direction 25.
  • the displacement of the reticle 20 on the one hand via the reticle displacement platform 24 and on the other hand the wafer 30 via the wafer displacement platform 34 can be synchronized with one another.
  • the reticle displacement stage 24 and the wafer displacement stage 34 are controlled by a central exposure control unit 58 with corresponding control signals C1 and C2.
  • the control signals C1 and C2 specify the respective speed of the traversing platforms 24 and 34 in the timing of the exposure process.
  • the radiation source 14 is an EUV radiation source.
  • the radiation source 14 emits exposure radiation 38 in the form of EUV radiation, which is also referred to below as useful radiation.
  • the useful radiation has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm, in particular a wavelength of approximately 13.5 nm or approximately 6.8 nm.
  • the radiation source 14 can be a plasma source, for example an LPP (laser Produced Plasma (laser generated plasma) source or a DPP (Gas Discharged Produced Plasma) source. It can also be a synchrotron-based radiation source.
  • the radiation source 14 can also be a free-electron laser (free-electron laser, FEL).
  • the exposure radiation 38 emanating from the radiation source 14 is bundled by a collector 40 .
  • the collector 40 can be a collector with one, as shown in FIG. 1, or with several ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces.
  • the at least one reflection surface of the collector 40 can be used in grazing incidence (Grazing Incidence, Gl), ie with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), ie with Angles of incidence smaller than 45°, as shown in FIG. 1, are exposed to the exposure radiation 38.
  • the collector 40 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflection for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.
  • the intermediate focal plane 42 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 14 and the collector 40, and the illumination optics 16.
  • the course of the exposure radiation 38 through the illumination optics 16 and the projection lens 26 is referred to as the useful beam path 44 .
  • the illumination optics 16 includes a deflection mirror 46 and, downstream of this in the beam path, a first facet mirror 48.
  • the deflection mirror 46 can be a planar deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 46 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the exposure radiation 38 from stray light of a different wavelength.
  • the first facet mirror 48 is arranged in a plane of the illumination optics 16 which is optically conjugate to the object plane 18 as the field plane, it is also referred to as a field facet mirror.
  • the first facet mirror 48 includes a multiplicity of individual first facets 50, which are also referred to below as field facets. Some of these facets 50 are shown in FIG. 1 only by way of example.
  • the first facets 50 can be embodied as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or part-circular edge contour.
  • the first facets 50 can be embodied as planar facets or alternatively as convexly or concavely curved facets.
  • Each of the facets 50 is mounted in an individually adjustable manner by means of a respective actuator. In particular, a tilting of the respective facet 50 about two mutually orthogonal tilting axes is possible.
  • the first facets 50 themselves can each also be composed of a multiplicity of individual mirrors, in particular a multiplicity of micromirrors.
  • the first facet mirror 48 can be embodied in particular as a microelectromechanical system (MEMS system). Reference is made to DE 10 2008 009 600 A1 for details.
  • a second facet mirror 52 is arranged after the first facet mirror 48 in the useful beam path 44 of the illumination optics 16 . If the second facet mirror 52 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 16, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 52 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 16 . In this case, the combination of the first facet mirror 48 and the second facet mirror 52 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US2006/0132747 A1, EP 1 614 008 B1 and US Pat. No. 6,573,978.
  • the second facet mirror 52 includes a plurality of second facets 54.
  • the second facets 54 are also referred to as pupil facets.
  • the second facets 54 can also be macroscopic facets, which can have round, rectangular or hexagonal borders, for example, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to DE 10 2008 009 600 A1.
  • the second facets 54 can have plane, or alternatively convexly or concavely curved, reflection surfaces.
  • Each of the facets 54 is mounted in an individually adjustable manner by means of a respective actuator. In particular, a tilting of the respective facet 54 about two mutually orthogonal tilting axes is possible.
  • the illumination optics 16 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also known as the Fly's Eye Integrator.
  • the individual first facets 50 are imaged in the object field with the aid of the second facet mirror 52 .
  • the second facet mirror 52 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the exposure radiation 38 in the useful beam path 44 in front of the object plane 18.
  • transmission optics can be arranged in the useful beam path 44 between the second facet mirror 52 and the object plane 18, which contributes in particular to the imaging of the first facets 50 in the object field.
  • the transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also have two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the useful beam path of the illumination optics 16 .
  • the transmission optics can in particular include one or two mirrors for perpendicular incidence (NI mirror, normal incidence mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirror, gracing incidence mirror).
  • the illumination optics 16, which begins after the collector 40, comprises exactly three mirrors in the embodiment shown in Fig. 1, namely the deflection mirror 46, the first facet mirror 48 designed as a field facet mirror and the second facet mirror 52 designed as a pupil facet mirror.
  • the deflection mirror 46 can also be omitted, so that the illumination optics 16 then has exactly two mirrors may have, namely the first facet mirror 48 and the second facet mirror 52.
  • the imaging of the first facets 50 by means of the second facets 54 or with the second facets 54 and transmission optics in the object plane 18 is generally only an approximate imaging.
  • the projection lens 26 includes a plurality of optical elements in the form of mirrors Ei, which are numbered according to their arrangement in the useful beam path 44 of the projection exposure system 10 .
  • the projection lens 26 includes four mirrors E1 to E4. Alternatives with six, eight, ten, twelve or another number of mirrors are also possible.
  • the projection objective 26 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which can be 0.7 or 0.75, for example.
  • Reflective surfaces of the mirrors Ei can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry.
  • the reflection surfaces of at least some of the mirrors Ei can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the shape of the reflection surfaces.
  • the mirrors Ei can have highly reflective coatings for the exposure radiation 38. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.
  • the projection lens 26 has a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field and a y-coordinate of the center of the image field.
  • This object-image offset in the y-direction can be approximately as large as a z-distance between the object plane 18 and the image plane 28.
  • the projection lens 26 can in particular be anamorphic. In particular, it has different image scales ⁇ x, ⁇ y in the x and y directions.
  • a positive image scale ß means an image without image reversal.
  • a negative sign for the imaging scale ß means imaging with image reversal.
  • the projection objective 26 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the y-direction, that is to say in the direction perpendicular to the scanning direction 25 .
  • the projection objective 26 leads to a reduction of 8:1 in the x-direction, ie in the scanning direction 25 .
  • Other imaging scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.
  • the number of intermediate image planes in the x and y directions in the useful beam path 44 between the object field 18 and the image field 28 can be the same or, depending on the design of the projection lens 26, can be different. Examples of projection lenses with different numbers of such intermediate images in the x and y direction are known from US 2018/0074303 A1.
  • one of the second facets 54 embodied as pupil facets is assigned to exactly one of the first facets 48 embodied as field facets to form an illumination channel for illuminating the object field.
  • the far field is broken down into a large number of object fields with the aid of the first facets 50 .
  • the first facets 50 generate a plurality of images of the intermediate focus on the second facets 54 assigned to them.
  • the first facets 50 are each imaged onto the reticle 20 by an associated second facet 54 in a superimposed manner for illuminating the object field.
  • the illumination of the object field is as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%.
  • the Field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.
  • the illumination of the entrance pupil of the projection objective 26 can be geometrically defined by an arrangement of the second facets 54 .
  • the intensity distribution in the entrance pupil of the projection lens 26 can be set by selecting the illumination channels, in particular the subset of the pupil facets that guide light. This intensity distribution is also referred to as an illumination setting.
  • a likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 16 can be achieved by redistributing the illumination channels.
  • the arrangement of the facets 50 and 54 of the facet mirrors 48 and 52 that is desired during an exposure process is set by means of the above-mentioned actuators assigned to the respective facets 50 and 54 .
  • respective control signals C3 and C4 are transmitted to the facet mirrors 48 and 52 .
  • the projection objective 26 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.
  • the entrance pupil of the projection objective 26 cannot regularly be illuminated exactly with the second facet mirror 52 .
  • the aperture rays often do not intersect at a single point.
  • an area can be found in which the distance between the aperture rays, which is determined in pairs, is minimal.
  • This area represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in position space. In particular, this surface shows a finite curvature.
  • the projection objective 26 has different positions of the entrance pupil for the tangential and for the sagittal beam path.
  • an imaging element in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 52 and the reticle 20 . With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.
  • the second facet mirror 52 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection objective 26 .
  • the first facet mirror 48 is arranged tilted to the object plane 18 .
  • the first facet mirror 48 is also arranged tilted relative to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 46 .
  • the first facet mirror 48 is also arranged tilted relative to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 52 .
  • the mirrors E1 to E4 of the projection lens 26 are each movably mounted.
  • the mirrors E1 to E4 are assigned respective manipulators M1 to M4 for performing rigid-body movements.
  • each of the four mirrors E1 to E4 of the projection objective 26 can be manipulated in all six rigid body degrees of freedom (x, y and z displacement and tilting about the x, y and z axis), in which case the The number of rigid-body degrees of freedom that can be controlled by means of the manipulators M1 to M4 is twenty-four.
  • FIG. 1 four such rigid body degrees of freedom are illustrated by way of example using the manipulators M1 to M4 designed as movement manipulators.
  • the manipulators M1, M2 and M3 each allow a shift Exercise of the associated optical elements E1, E2 and E3 in the x-direction and thus essentially parallel to the plane in which the respective reflecting surface of the mirror lies.
  • the manipulator M4 is configured to tilt the mirror M4 by rotating it about a tilting axis 56 arranged parallel to the y-axis. This changes the angle of the reflecting surface of E4 with respect to the incident radiation.
  • Further degrees of freedom for the manipulators M1 to M4 are conceivable. For example, a displacement of a relevant optical element transverse to its optical surface and/or rotation about a reference axis perpendicular to the reflecting surface can be provided.
  • each of the manipulators M1 to M4 shown here is intended to bring about a displacement of the associated optical element E1 to E4 by performing a rigid-body movement along a predetermined adjustment path.
  • Such an adjustment path can, for example, combine translations in different directions, tilting and/or rotations in any way.
  • manipulators can also be provided, which are configured to undertake a different type of change in a state variable of the associated optical element by appropriate actuation of the manipulator.
  • an actuation can take place, for example, by subjecting the optical element to a specific temperature distribution or a specific force distribution.
  • the travel can be given by changing the temperature distribution on the optical element or by applying a local stress to an optical element designed as a deformable lens or as a deformable mirror.
  • the mirror E3 is configured, for example, with such a manipulator M5 for applying specific temperature distributions.
  • the manipulator M5 is configured as a heating device, which includes a plurality of electric heating elements 60 for respectively providing heating energy.
  • the manipulator M5 serves to provide a preheating power at the mirror E3.
  • the manipulator M5 can therefore also be called a preheater.
  • the heating elements 60 are arranged below a reflective coating 61 in a substrate of the mirror E3 and are configured to generate heat from electrical energy. Electrical lines are also routed through the mirror substrate to each heating element 60 for the purpose of power supply.
  • the manipulator M5 can then be used to homogenize a local temperature distribution on the mirror E3 and/or to reduce a temporal variation in the temperature of the mirror E3, which can occur, for example, when using reticle 20 of different brightness.
  • the projection exposure system 10 also includes a large number of measuring sensors S1 to S12, which are configured to generate measured values MW1 to MW12 of parameters P1 to P12 influencing an imaging quality of the projection exposure system 10 and to transmit these to a correction determination module 62.
  • a first of these measuring sensors is a wavefront sensor S1 integrated into the wafer displacement stage 34, which is configured to determine measured values MW1 of first parameters P1 influencing the imaging quality in the form of aberration parameters, such as Zernike coefficients, of the projection lens 26.
  • Another of the measurement sensors is an image position sensor S2, which is also integrated into the wafer displacement platform 34, for measuring the parameter P2 in the form of an image position. This is configured to measure a position of an aerial image of a marking on the reticle 20 projected by the projection objective 26 in the image plane 28 and to transmit it to the correction determination module 62 as measured value MW2.
  • the projected aerial image can, for example, have a line width which is typically of the order of the wavelength of the exposure radiation 38 .
  • Another of the measurement sensors is a uniformity sensor S3 that is also integrated into the wafer displacement platform 34 . This is configured to measure the parameter P3 in the form of a uniformity of the exposure radiation 38 in the image plane 28 and to transmit it to the correction determination module 62 as measured value MW3.
  • a further uniformity sensor S12 is also integrated in the reticle displacement stage 24 . This sensor is used to measure the parameter P12 in the form of a homogeneity of the illumination of the object field in the object plane 19.
  • a scattered light sensor S4 that is also integrated into the wafer displacement platform 34 . This is configured to measure the parameter P4 in the form of a scattered light component of the exposure radiation 38 in the image plane 28 and to transmit it to the correction determination module 62 as a measured value MW4.
  • the measurement using the scattered light sensor S4 can be based on the principle of the so-called Kirk test. In this test, a test structure with an isolated dark area, which is arranged in a much larger lighter field, is placed in the object plane 18. This is done, for example, by arranging a suitable test reticle in the object plane 18.
  • the scattered light sensor S4 scans the area of the test structure in the image plane 28 and calculates the scattered light component from the intensity measured in the area of the image of the dark area.
  • a temperature sensor S5 which is configured as an infrared camera in the embodiment shown in FIG. 1 and is used to measure the parameter P5 in the form of a temperature distribution on the reflective coating 61 of the mirror E3.
  • the measured temperature distribution is transmitted to correction determination module 62 as measured value MW5.
  • further temperature sensors can be provided for measuring the respective temperature distribution on the surfaces of other mirrors in the projection lens 26 and/or in the illumination optics 16 .
  • one or more temperature sensors can be provided for the respective measurement of a time profile of a temperature value at a specific location.
  • a temperature sensor can be configured as a thermistor, for example.
  • a pressure sensor S6 arranged inside the projection lens 26 .
  • pressure sensors can also be arranged at other locations in the projection exposure system 10 .
  • the pressure sensor S6 measures the parameter P6 in the form of the atmospheric gas pressure in the projection lens 26 and transmits this as a measured value MW5 to the correction determination module 62.
  • a gas analysis sensor S1 1 can be used to determine the parameter P1 1 in the form of the gas composition within the projection exposure system 10, for example in Projection lens 26, be provided in particular for residual gas analysis.
  • intensity sensors S7 and S8 which can be inserted into useful beam path 44 directly in front of mirror E1 or in the area of intermediate focal plane 42 to measure parameter P7 or P8 in the form of the intensity of exposure radiation 38.
  • the respective measurement result is transmitted to correction determination module 62 as measured value MW7 or MW8.
  • the positioning of the intensity sensors S7 and S8 shown in FIG. 1 should only be understood as an example. Intensity sensors S7 and S8 and possibly other intensity sensors can also be arranged at other suitable positions in useful beam path 44 .
  • Another of the measuring sensors is designed as a position sensor S9 for determining the parameter P9 in the form of the position of the mirror E1.
  • the measured position is transmitted to correction determination module 62 as measured value MW9.
  • the measured position can be location coordinates and/or angle information include tilting of the mirror E1.
  • the position sensor S9 can be an encoder or an interferometric distance measuring device, for example.
  • the position sensor S9 is only shown as an example in FIG. Additional position sensors of this type can be provided to determine the respective position of other mirrors of the projection exposure system 10 .
  • Another of the measurement sensors is designed as a position sensor S10 for determining the parameter P10 in the form of the position of a facet 50 of the facet mirror 48 .
  • the measured position is transmitted to correction determination module 62 as measured value MW 10 .
  • the measured position can include location coordinates and/or angle information for the tilt position of the facet 50.
  • the position sensor S10 can be an encoder or an interferometric distance measuring device, for example.
  • the position sensor S10 is only shown as an example in FIG. Further position sensors of this type can be provided for determining the respective position of further facets 50 of facet mirror 48 or of facets of facet mirror 52 .
  • the measurement using the sensors S1 to S12 can take place regularly after each exposure of a wafer or after exposure of a complete set of wafers.
  • the measuring frequency of some sensors can also be higher than the measuring frequency of other sensors.
  • the correction determination module 62 determines an execution variant 64a of a correction command 64 from the transmitted measured values MW1 to MW12, in any case from at least two transmitted measured values is explained.
  • the correction command 64a comprises a multiplicity of corrective measures, in the embodiment illustrated in FIG. 1 the corrective measures KM1 to KM12.
  • the corrective measures KM1 to KM5 are travel specifications for the manipulators M1 to M5. As discussed above, manipulators M1-M4 are configured to perform rigid body motions on mirrors E1-E4. The travel specifications of the corrective measures KM1 to KM4 thus specify the rigid body movements to be carried out by the manipulators M1 to M4.
  • the travel specification of the corrective measure KM5 specifies how the heating elements 60 are to be operated and thus which heating load distribution is to be set at the mirror E5.
  • the corrective measures KM6 to KM9 are instructions to the exposure control unit 58 to modify the control signals C1 to C4 emanating from it.
  • the corrective measures KM6 and KM7 indicate how the movement sequences of the reticle displacement stage 24 and of the wafer displacement stage 34 controlled by the control signals C1 and C2 are to be corrected during an exposure process.
  • the corrective measures KM8 and KM9 indicate how the settings of the facet mirrors 48 and 52 specified by the control signals C3 and C4 are to be corrected, resulting in a correction of the illumination setting.
  • the corrective measure KM10 represents a repair instruction to be carried out manually. This is to be understood as an instruction that a suitable person, such as a service technician, has to carry out on the projection exposure system 10 in order to improve the imaging behavior.
  • a repair instruction can, for example, order the replacement of an optical element of the projection exposure system 10, for example the deflection mirror 46, as illustrated in FIG.
  • a repair instruction can, for example, also order a repair of mechanical modules, such as the reticle transfer stage 24 or the wafer transfer stage 34 .
  • the illumination optics 16 have a so-called illumination CGH. The replacement of such a lighting CGH can also be part of the repair instructions mentioned.
  • the 2 illustrates the mode of operation of the correction determination module 62. This is configured to use the optimization algorithm 66 to generate the execution variant 68a of the correction command 68 from the measured values of a measurement vector 68m.
  • the measurement vector 68m includes measured values MW1 to MWm of the parameters P1 to Pm; in the exemplary embodiment according to FIG. 1 these are the measured values MW1 to MW12 of the parameters P1 to P12.
  • the correction command includes information about the corrective measures KM1 to KMm; in the exemplary embodiment according to FIG. 1, these are the corrective measures KM1 to KM12.
  • the optimization algorithm 66 is a machine learning method, i.e. a learning method based on artificial intelligence, based on an artificial neural network with at least five layers.
  • the optimization algorithm 66 is set up to be learned or trained using a large number of learning data sets 70 .
  • the training data sets 70 are generated by a simulation module 72 and made available to the optimization algorithm 66 before the exposure operation of the projection exposure system 10 is started. According to one embodiment, in addition to the originally provided training data sets, further training data sets 70 can also be generated by the simulation module 72 during the exposure operation and made available 66 to the optimization algorithm.
  • At least one of the training data sets 70 generated by the simulation module 72 is retained during the training of the optimization algorithm 66 .
  • a learning check is carried out, in which the learning vector 68I of the at least one retained learning data record 70 is made available to the learned optimization algorithm 66 .
  • the optimization algorithm 66 determines a control variant of the correction command 64 which is then compared with the training variant 64I of the correction command 64 contained in the training data record 70 in question.
  • the learning process is regarded as successful and the learned optimization algorithm 66 is released for use in the exposure mode of the projection exposure system 10 .
  • further training data records are generated by the simulation module 72 and the training process is continued with these.
  • the simulation module 72 can be part of the projection exposure system 10 or be independent of it.
  • the simulation module 72 simulates various system states SZj of the projection exposure system 10, provided with the reference symbol 74, and determines a training data record 70 for each of the system states SZj
  • Learning vector 68a comprises learning values AW1 to AWm of parameters P1 to Pm, in the exemplary embodiment according to FIG. 1 these are learning values AW1 to AW12 of parameters P1 to P12.
  • the learning values AW1 to AWm of the learning vector 68I correspond to the measured values MW1 to MWm of the measuring vector 68m in that they each relate to values for the parameters P1 to Pm.
  • the training values AW1 to AWm differ from the measured values MW1 to MWm only in that the training values are determined by simulating the relevant system states 74 using the simulation module 72 for the relevant parameters, while the measured values are determined by measuring the parameters on the real projection exposure system 10 .
  • the various system states 74 which are simulated in the simulation module 72, can be defined by one or more of the state parameters 76 listed below:
  • state parameters 76-1 various points in time ti in the exposure process of the projection exposure system 10 can serve as state parameters 76-1.
  • the respective system state SZj of the projection exposure system 10 is calculated at different points in time t 1 , t 2 , ta etc. in the time course of the exposure of a wafer 30 or a set of wafers 30 .
  • the heating that takes place over the course of exposure over time, and possibly cooling in exposure interruptions, of mirror elements E1 to E4 of the projection lens 26 and possibly different before mechanical conditions of the reticle transfer stage 24 and the wafer transfer stage 34 are taken into account.
  • the training data records 70 can include a time development of the training values AW1 to AWm.
  • the optimization algorithm 66 is then configured in particular to take into account a temporal development of the measured values MW1 to MWm when generating the correction command 64a.
  • imaging may be simulated using the following texture types: dense vertical lines, dense horizontal lines, isolated vertical lines, isolated horizontal lines, dense dot structures, and/or isolated dot structures.
  • various error events FE1, FE2, etc. in relation to the projection exposure system 10 can serve as further state parameters 76-3 for defining the system states SZj.
  • Such an error event can be given, for example, by the entry of gas into the useful beam path 44, whereupon it is possible that interferometric position sensors, for example, deliver erroneous measured values, which can lead to incorrect positioning of mirrors in the useful beam path 44.
  • one or more of the parameters P1 to Pm can serve as status parameters 76-4, to which specific values for simulating the system statuses SZj are then assigned.
  • settings relating to the control signals C1 to C4 can also serve as status parameters 76-5.
  • different settings for the control signals C1 and C2 different operating modes of the reticle transfer stage 24 and the wafer transfer stage 34 can be simulated.
  • Different lighting settings can be simulated by selecting the settings for the control signals C3 and C4.
  • FIG. 3 illustrates an embodiment with an alternative mode of operation of the correction determination module 62 and of the simulation module 72. This embodiment differs from the embodiment according to FIG.
  • the simulation module 72 uses the optimization algorithm 66 to determine a training variant 641 of the correction command, also referred to as a training correction command 641, and sends this back to the simulation module 72 with the question of whether the training correction command 641 is suitable for error correction in the simulated system state 74 or not .
  • the simulation module 72 sends corresponding feedback 80 to the correction determination module 62.
  • This feedback 80 contains either the answer “Yes” (Y) or “No” (N) to the above question.
  • the feedback 80 can also include a quantitative evaluation in the form of a scalar value of a target function.
  • the training data set 70 transmitted in this embodiment for the relevant system state 74 to the correction determination module 62 for training the optimization algorithm 66 thus effectively includes the training vector 681 and the associated feedback 80, which in this text is also used as an indication of the training variant determined by the correction determination module 62 641 of the correction command 64 is designated.
  • the optimization algorithm 66 can, if necessary, determine an improved training correction command 641, for which purpose a feedback 80 from the simulation module 72 in turn takes place. This process is repeated until the feedback 80 provided by the simulation module 72 contains a "yes" answer.
  • measurement results of the wavefront sensor S1 are illustrated by way of example using error distributions of the Zernike coefficients Z2 to Z7 in the area of the exposure slit of the projection exposure system 10.
  • the left-hand section of FIG. 4 relates to measurement results of thermally induced image errors 78t, ie image errors which are due to inhomogeneous temperature distributions on one or more of the mirrors E1 to E4, and in the right-hand section of FIG. 4 to measurement results of image errors 78s caused by rigid-body movements of the mirrors E1 to E4.
  • the error distributions of the Zernike coefficients Z2 to Z6 for the image errors 78t and 78s are almost identical in the exemplary embodiments chosen here, only the error distributions of the Zernike coefficient Z7 show significant differences.
  • This exemplary embodiment illustrates the advantage of the measure according to the invention of measuring measured values (cf. MW1 to MW12) of several parameters (cf. P1 to P1) influencing the imaging quality of the projection exposure system 10 and making them available to the optimization algorithm 66 for determining the correction command 64a.
  • the optimization algorithm 66 might not determine the optimum correction command. Due to the use according to the invention of measured values of several parameters, possibly also of measured values that specify mirror positions (cf. position sensors S9 and S10), the optimization algorithm 66 can implicitly take into account the actual causes of the image errors with a high success rate and thus issue a correspondingly effective correction command 64a determine.
  • 64 correction command 64a Execution variant of a correction command

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to a microlithography projection exposure apparatus (10) for imaging mask structures (21) on a substrate (30), comprising a correction determination module (62) configured to generate an execution variant (64a) of a correction command (64) which specifies at least one corrective measure (KM1-KM12) in respect of the projection exposure apparatus. The correction determination module (62) is configured to use an optimisation algorithm (66) to generate the execution variant of the correction command from measured values (MW1-MW12) of parameters (P1-P12) that influence an imaging quality of the projection exposure apparatus, wherein the measured values are determined by means of at least two different measuring sensors (S1-S12). The optimisation algorithm (66) is configured as a machine learning method which is designed to be trained on the basis of a plurality of training datasets (70) which each comprise training values (AW1-AW12) of the parameters (P1-P12) that influence the imaging quality and information about a training variant (64l) of the correction command (64) associated with the respective training values.

Description

Projektionsbelichtungsanlage mit einem Korrekturermittlungsmodul Projection exposure system with a correction determination module
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2021 214 139.0 vom 10. Dezember 2021 . Die gesamte Offenbarung dieser Patentanmeldung wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen. The present application claims the priority of German patent application 10 2021 214 139.0 of December 10, 2021. The entire disclosure of this patent application is incorporated herein by reference.
Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithograhie zum Abbilden von Maskenstrukturen auf ein Substrat mit einem Korrekturermittlungsmodul sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage. Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie dient bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen der Erzeugung von Strukturen auf einem Substrat in Gestalt eines Halbleiterwafers. Dazu umfasst die Projektionsbelichtungsanlage ein mehrere optische Elemente aufweisendes Projektionsobjektiv zum Abbilden der Maskenstrukturen auf den Wafer während eines Belichtungsvorgangs. The invention relates to a projection exposure system for microlithography for imaging mask structures onto a substrate with a correction determination module and a method for operating such a projection exposure system. A projection exposure system for microlithography is used in the production of semiconductor components to produce structures on a substrate in the form of a semiconductor wafer. For this purpose, the projection exposure system includes a projection lens having a plurality of optical elements for imaging the mask structures onto the wafer during an exposure process.
Zur Gewährleistung einer möglichst präzisen Abbildung der Maskenstrukturen auf den Wafer wird ein Projektionsobjektiv mit möglichst geringen Wellenfrontaberrationen benötigt. Projektionsobjektive werden daher typischerweise mit Manipulatoren ausgestattet, die es ermöglichen, Wellenfrontfehler durch Korrekturmaßnahmen in Form von Zustandsveränderungen an einzelnen optischen Elementen des Projektionsobjektivs zu minimieren. Beispiele für derartige Zustandsveränderungen umfassen: eine Lageänderung in einem oder mehreren der sechs Starrkörperfreiheitsgrade des betreffenden optischen Elements, eine Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme und/oder Kälte und eine Deformation des optischen Elements. Üblicherweise wird dazu die Aberrationscharakteristik des Projektionsobjektivs regelmäßig vermessen und gegebenenfalls werden Änderungen in der Aberrationscharakteristik zwischen den einzelnen Messungen durch Simulation bestimmt. So können beispielsweise Linsenaufheizungseffekte rechnerisch berücksichtigt werden. Die Berechnung der zur Korrektur der Aberrationscharakteristik auszuführenden Manipulatorveränderungen erfolgt in einem Korrekturermittlungsmodul mittels eines stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus, welcher auch „Manipulatorveränderungsmodell“ bezeichnet wird. Dabei wird anhand von Messwerten eines Wellenfrontsensors ein die auszuführenden Manipulatorveränderungen vorgebender Korrekturbefehl generiert. Derartige Optimierungsalgorithmen sind beispielsweise in WO 2010/034674 A1 beschrieben. To ensure the most precise possible imaging of the mask structures on the wafer, a projection objective with the lowest possible wavefront aberrations is required. Projection lenses are therefore typically equipped with manipulators that make it possible to minimize wavefront errors by corrective measures in the form of changes in the state of individual optical elements of the projection lens. Examples of such state changes include: a change in position in one or more of the six degrees of freedom of the rigid body of the relevant optical element, an application of heat and/or cold to the optical element and a deformation of the optical element. To this end, the aberration characteristic of the projection lens is usually measured regularly and changes are made if necessary in the aberration characteristic between each measurement is determined by simulation. For example, lens heating effects can be taken into account in the calculation. The calculation of the manipulator changes to be carried out to correct the aberration characteristic takes place in a correction determination module using an optimization algorithm that generates a travel distance, which is also referred to as a “manipulator change model”. In this case, a correction command specifying the manipulator changes to be carried out is generated on the basis of measured values from a wavefront sensor. Such optimization algorithms are described, for example, in WO 2010/034674 A1.
Korrekturbefehle, welche mittels herkömmlicher Optimierungsalgorithmen generiert werden, sind jedoch oft sehr ungenau und erfüllten steigende Anforderungen an die Korrekturgenauigkeit des Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage oft nicht mehr vollständig. However, correction commands which are generated by means of conventional optimization algorithms are often very imprecise and often no longer completely meet increasing demands on the correction accuracy of the imaging behavior of the projection exposure system.
Zugrunde liegende Aufgabe Underlying Task
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere eine verbesserte Korrekturgenauigkeit des Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage erreicht werden kann. It is an object of the invention to provide a projection exposure system and a method of the type mentioned at the outset, with which the aforementioned problems are solved and, in particular, an improved correction accuracy of the imaging behavior of the projection exposure system can be achieved.
Erfindungsgemäße Lösung Solution according to the invention
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie zum Abbilden von Maskenstrukturen auf ein Substrat mit einem Korrekturermittlungsmodul, welches dazu konfiguriert ist, eine Ausführvariante eines Korrekturbefehls, welcher min- destens eine Korrekturmaßnahme bezüglich der Projektionsbelichtungsanlage angibt, zu erzeugen. Dabei ist das Korrekturermittlungsmodul dazu konfiguriert, die Ausführvariante des Korrekturbefehls mittels eines Optimierungsalgorithmus aus Messwerten von eine Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage beeinflussenden Parametern zu generieren, wobei die Messwerte mittels mindestens zwei verschiedener Messsensoren ermittelt sind. Der Optimierungsalgorithmus ist als maschinelles Lernverfahren konfiguriert, welches dazu eingerichtet ist, anhand einer Vielzahl von Anlern-Datensätzen, welche jeweils Anlernwerte der die Abbildungsqualität beeinflussenden Parameter und eine Angabe zu einer, den jeweiligen Anlernwerten zugeordneten, Anlernvariante des Korrekturbefehls umfassen, angelernt zu werden. The aforementioned object can be achieved according to the invention, for example, with a projection exposure system for microlithography for imaging mask structures on a substrate with a correction determination module, which is configured to an embodiment variant of a correction command, which min at least one corrective measure with regard to the projection exposure system. The correction determination module is configured to generate the execution variant of the correction command using an optimization algorithm from measured values of parameters influencing an imaging quality of the projection exposure system, the measured values being determined using at least two different measuring sensors. The optimization algorithm is configured as a machine learning method, which is set up to be learned using a large number of learning data sets, each of which includes learning values of the parameters influencing the imaging quality and an indication of a learning variant of the correction command assigned to the respective learning values.
Gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen werden die Messwerte mittels mindestens drei, mindestens vier, mindestens fünf oder mindestens zehn verschiedener Messsensoren ermittelt. Optische Elemente im vorgenannten Sinne umfassen Spiegel und/oder Linsen des Beleuchtungssystems sowie des Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage. Weiterhin sind unter optischen Elementen beispielsweise auch einzelne Facettenelemente eines Facettenspiegels des Beleuchtungssystems zu verstehen. Der Korrekturbefehl dient der Korrektur einer Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs. Da der Optimierungsalgorithmus als maschinelles Lernverfahren konfiguriert ist, beruht dieser auf künstlicher Intelligenz. According to different embodiments, the measured values are determined using at least three, at least four, at least five or at least ten different measuring sensors. Optical elements in the aforementioned sense include mirrors and/or lenses of the illumination system and of the projection objective of a projection exposure system. Furthermore, optical elements are also to be understood, for example, as individual facet elements of a facet mirror of the lighting system. The correction command is used to correct an imaging property of the projection lens. Since the optimization algorithm is configured as a machine learning method, it is based on artificial intelligence.
Die mindestens eine Korrekturmaßname des ermittelten Korrekturbefehls kann beispielsweise mindestens eine Stellwegvorgabe für einen oder mehrere Manipulatoren optischer Elemente der Projektionsbelichtungsanlage sein. Für den Fall, in dem mehrere Manipulatoren vorgesehen sind, kann der Stellwegbefehl mehrere Stellwegsvorgaben umfassen, und zwar jeweils eine Stellwegsvorgabe für einige oder alle der Manipulatoren. Ein Manipulator kann beispielsweise zum Ausführen einer Starrkörperbewegung an einem der optischen Elemente oder zur lokalen o- der flächigen Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme, Kälte, Druck, Licht einer bestimmten Wellenlänge oder Strömen konfiguriert sein. So kann ein Manipulator zum Anlegen einer Druckverteilung an oder zum Erzeugen einer Temperaturverteilung in einem solchen optischen Element konfiguriert sein. Ein Manipulator zum Erzeugen einer Temperaturverteilung kann insbesondere als sogenannter Vorheizer konfiguriert sein, mit dem Bereiche des optischen Elements, welche bei der Belichtung eines Retikels weniger durch die Belichtungsstrahlung erwärmt werden als andere Bereiche, zur Einstellung eines homogenen Temperaturprofils erwärmt werden. The at least one corrective measure of the determined correction command can be, for example, at least one travel specification for one or more manipulators of optical elements of the projection exposure system. In the event that multiple manipulators are provided, the travel command can include multiple travel specifications, specifically one travel specification for some or all of the manipulators. A manipulator can be configured, for example, to carry out a rigid-body movement on one of the optical elements or to apply heat, cold, pressure, light of a specific wavelength or currents to the optical element locally or over a large area. So can one Be configured manipulator for applying a pressure distribution to or for generating a temperature distribution in such an optical element. A manipulator for generating a temperature distribution can be configured in particular as a so-called preheater, with which areas of the optical element which are heated less by the exposure radiation than other areas when a reticle is exposed, are heated to set a homogeneous temperature profile.
Ein Vorheizer kann auch dazu eingesetzt werden, eine zeitliche Variation der Temperatur des optischen Elements zu verringern, welche bei Verwendung von Retikels unterschiedlicher Helligkeit im zeitlichen Verlauf des Belichtungsprozesses auftritt. Dies kann dadurch erfolgen, indem der Vorheizer eine verringerte Bestrahlintensität, welche bei Belichtung eines vergleichsweise dunklen Retikels auftritt, auf einen Referenzwert, insbesondere einen Maximalwert für die Bestrahlintensität, auffüllt. A preheater can also be used to reduce a temporal variation in the temperature of the optical element, which occurs when using reticles of different brightness in the course of the exposure process over time. This can be done in that the preheater fills a reduced irradiation intensity, which occurs when a comparatively dark reticle is exposed, to a reference value, in particular a maximum value for the irradiation intensity.
Darunter ist gemäß einer Variante zu verstehen, dass der Vorheizer das optische Element mit Strahlung geeigneter Intensität derart bestrahlt, dass die Heizleistung, welche durch die vom Retikel kommende Belichtungsstrahlung sowie durch die Strahlung des Vorheizers im optischen Element erzeugt wird, vergleichbar hoch ist wie die Heizleistung einer den Referenzwert aufweisenden Belichtungsstrahlung. Gemäß einer weiteren Variante ist unter dem „Auffüllen“ der Bestrahlintensität auf einen Referenzwert zu verstehen, dass der Vorheizer beispielsweise mittels im optischen Element eingebetteten Heizelementen die Differenz der Heizleistung zwischen der auf den Referenzwert eingestellten Belichtungsstrahlung und der vom Retikel kommenden Belichtungsstrahlung erzeugt. Durch das Auffüllen der Bestrahlintensität wird die durch die Verwendung unterschiedlicher Retikels im zeitlichen Verlauf des Belichtungsprozesses bewirkte Temperaturvariation im optischen Element minimiert. Der Einfluss von regelmäßig im Material des optischen Elements enthaltenen Inhomogenitäten, der sonst eine temperaturinduzierte zeitliche Variation der optischen Bildfehler bewirken würde, wird durch die mittels des Vorheizers erfolgende Minimierung der zeitlichen Variation der Temperatur des optischen Elements fixiert. Auf diese Weise wird eine präzisere Kompensation der optischen Bildfehler ermöglicht. According to one variant, this means that the preheater irradiates the optical element with radiation of suitable intensity in such a way that the heating power, which is generated in the optical element by the exposure radiation coming from the reticle and by the radiation of the preheater, is as high as the heating power an exposure radiation having the reference value. According to a further variant, “filling up” the irradiation intensity to a reference value means that the preheater generates the difference in heating power between the exposure radiation set to the reference value and the exposure radiation coming from the reticle, for example by means of heating elements embedded in the optical element. The temperature variation in the optical element caused by the use of different reticles over the course of the exposure process over time is minimized by filling up the irradiation intensity. The influence of inhomogeneities regularly contained in the material of the optical element, which would otherwise bring about a temperature-induced temporal variation in the optical image errors, is fixed by minimizing the temporal variation in the temperature of the optical element by means of the preheater. In this way, a more precise compensation of the optical image errors is made possible.
Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Erkenntnis, dass Messwerte, die lediglich auf der Messung eines Wellenfrontsensors beruhen, oft nicht geeignet sind, ausreichend einen Fehlerzustand der betreffenden Projektionsbelichtungsanlage zu beschreiben. Bei Ermittlung eines Korrekturbefehls lediglich auf der Grundlage der Messwerte eines Messsensors, typischerweise eines Wellenfrontsensors, ist es damit oft nicht möglich, die dem Fehlerzustand zugrunde liegenden Zustandsparameter genau genug zu identifizieren. Damit beheben die vom Korrekturbefehl vorgegebenen Korrekturmaßnahmen oft nicht präzise genug die für den Fehlerzustand tatsächlich verantwortlichen Zustandsparameterabweichungen. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben, ist es beispielsweise möglich, dass thermal bedinge Bildfehler und auf durch Starrkörperbewegungen von optischen Elementen des Projektionsobjektivs zurückgehende Bildfehler im Wesentlichen die gleichen Fehlerverteilungen in den mittels eines Wellenfrontsensors gemessenen Zernikekoeffizienten Z2 bis Z7 erzeugen. Die erfindungsgemäße Nutzung von mittels mindestens zwei verschiedenen Messsensoren, wie z.B. einem Wellenfrontsensor sowie mindestens einem Positionssensor an einem oder mehreren optischen Elementen, ermöglicht es nun, die dem Fehlerzustand zugrunde liegenden Zustandsparameter genauer zu identifizieren. The solution according to the invention is based on the knowledge that measured values that are based solely on the measurement of a wavefront sensor are often not suitable for adequately describing an error state of the relevant projection exposure system. When a correction command is determined solely on the basis of the measured values of a measurement sensor, typically a wavefront sensor, it is often not possible to identify the status parameters on which the error status is based with sufficient accuracy. As a result, the corrective measures specified by the corrective command often do not correct the state parameter deviations that are actually responsible for the error state with sufficient precision. As described below with reference to FIG. 4, it is possible, for example, that thermally induced image errors and image errors caused by rigid-body movements of optical elements of the projection lens produce essentially the same error distributions in the Zernike coefficients Z2 to Z7 measured by means of a wavefront sensor. The use according to the invention of at least two different measuring sensors, such as a wavefront sensor and at least one position sensor on one or more optical elements, now makes it possible to more precisely identify the status parameters on which the error status is based.
Weiterhin stellt die erfindungsgemäße Lösung mit dem maschinellen Lernverfahren ein Konzept zur Verfügung, mit der die mittels mindestens zwei verschiedenen Messsensoren ermittelten Messwerte flexibel und effizient in einen Korrektur- befehl umgesetzt werden können. Der herkömmliche Ansatz, bei der eine auf einer Sensitivitätsmatrix beruhende Zielfunktion minimiert wird, erweist sich nämlich aufgrund der schwer modellierbaren Wechselwirkungen zwischen den mit den verschiedenen Messsensoren ermittelten Messwerten, als nicht ausreichend praktikabel. Die erfindungsgemäße Konfiguration des Optimierungsalgorithmus als maschinelles Lernverfahren ermöglicht hingegen eine zielgerichtete und effiziente Umsetzung der Messwerte in einen Korrekturbefehl ohne dazu einen großen Modellierungsaufwand des optischen Systems betreiben zu müssen. Furthermore, the solution according to the invention with the machine learning method provides a concept with which the measured values determined by means of at least two different measuring sensors can be flexibly and efficiently converted into a correction command can be implemented. The conventional approach, in which a target function based on a sensitivity matrix is minimized, proves to be not sufficiently practicable due to the difficult to model interactions between the measured values determined with the various measuring sensors. The configuration of the optimization algorithm according to the invention as a machine learning method, on the other hand, enables a targeted and efficient conversion of the measured values into a correction command without having to do a great deal of modeling work for the optical system.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Projektionsbelichtungsanlage weiterhin mehrere optische Elemente zum Beleuchten und Abbilden der Maskenstrukturen auf das Substrat, wobei die Korrekturmaßnahme mindestens eines der optischen Elemente betrifft. Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst die Projektionsbelichtungsanlage mindestens einen Manipulator, welcher dazu konfiguriert ist, eine optische Wirkung mindestens eines der optischen Elemente durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements entlang eines Stellwegs zu verändern, und der Korrekturbefehl umfasst eine Stellwegsvorgabe für den Manipulator. Dabei kann die Stellwegsvorgabe eine auszuführende Starrkörperbewegung des betreffenden optischen Elements anordnen. Alternativ kann die Stellwegsvorgabe auch eine an einem optischen Element zu erbringende Vorheizleistung definieren. According to one specific embodiment, the projection exposure system also includes a plurality of optical elements for illuminating and imaging the mask structures onto the substrate, with the corrective measure relating to at least one of the optical elements. According to one embodiment variant, the projection exposure system includes at least one manipulator, which is configured to change an optical effect of at least one of the optical elements by manipulating a property of the optical element along a travel, and the correction command includes a travel specification for the manipulator. In this case, the travel specification can order a rigid-body movement of the relevant optical element to be carried out. Alternatively, the travel specification can also define a preheating power to be provided on an optical element.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Projektionsbelichtungsanlage eine Retikelverschiebebühne zum Verschieben eines die abzubildenden Maskenstrukturen aufweisenden Retikels sowie eine Substratverschiebebühne zum Verschieben des Substrats während eines Belichtungsvorgangs und der Korrekturbefehl umfasst eine Anweisung zur Modifikation von Steuersignalen an die Retikelverschiebebühne und/oder die Substratverschiebebühne. Die Steuersignale dienen der Steuerung der Retikelverschiebebühne und der Substratverschiebebühne während des Belichtungsvorgangs. Die Anweisung zur Modifikation der Steuersignale gibt damit eine von der Standardaktuierung abweichende Aktuie- rung der Retikelverschiebebühne und/oder der Substratverschiebebühne vor. Diese abweichende Aktuierung kann etwa eine Modifikation von Fokusposition o- der Dezentrierung, eine Modifikation von Kipp, Geschwindigkeit oder Beschleunigung mindestens einer der Verschiebebühnen oder einer höhere Ortsableitung des Bewegungsprofils der Verschiebebühnen nach der Zeit umfassen. According to a further embodiment, the projection exposure system includes a reticle displacement stage for displacing a reticle having the mask structures to be imaged and a substrate displacement stage for displacing the substrate during an exposure process, and the correction command includes an instruction for modifying control signals to the reticle displacement stage and/or the substrate displacement stage. The control signals are used to control the reticle transfer stage and the substrate transfer stage during the exposure process. The instruction for modifying the control signals thus specifies an actuation of the reticle displacement stage and/or the substrate displacement stage that deviates from the standard actuation. This deviating actuation can include a modification of the focus position or decentering, a modification of the tilt, speed or acceleration of at least one of the transfer platforms or a higher spatial derivation of the movement profile of the transfer platforms over time.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Korrekturbefehl in dem Fall, in dem eine automatisiert durchführbare Korrektur als nicht angemessen angesehen wird, eine manuell durchzuführende Reparaturanweisung. Eine derartige aus- tomatisiert durchführbare Korrektur umfasst etwa eine mittels des mindestens einen Manipulators durchführbare Korrektur oder eine Korrektur der Steuersignale der Retikel- und/oder der Substratverschiebebühne. Eine automatisiert durchführbare Korrektur ist etwa dann als nicht angemessen anzusehen, wenn die Grenzen der automatisiert durchführbaren Korrektur überschritten sind, oder aber wenn die Messwerte einen Normalbereich verlassen und sich insbesondere gefährliche Trends erkennen lassen. According to a further embodiment, the correction command includes repair instructions to be carried out manually in the case in which a correction that can be carried out automatically is not considered appropriate. Such a correction that can be carried out automatically comprises, for example, a correction that can be carried out by means of the at least one manipulator or a correction of the control signals of the reticle and/or the substrate shifting stage. A correction that can be carried out automatically is not to be regarded as appropriate if the limits of the correction that can be carried out automatically are exceeded, or if the measured values leave a normal range and dangerous trends in particular can be identified.
Unter der manuell durchzuführenden Reparaturanweisung ist eine Anweisung zu verstehen, die eine geeignete Person, wie etwa ein Servicetechniker, an der Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere an dem Projektionsobjektiv, durchzuführen hat, um das Abbildungsverhalten der Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern. Beispielsweise kann eine solche Reparaturanweisung den Austausch eines der optischen Elemente der Projektionsbelichtungsanlage anordnen. So können etwa ein Spiegel des Beleuchtungssystems oder des Projektionsobjektivs oder auch andere optische Elemente, wie etwa ein die Winkelverteilung der Maskenbeleuchtung definierendes Beleuchtungs-CGH, zum Austausch bestimmt werden. Die Reparaturanweisung kann den Serviceingenieur vor Ort bei der Fehleranalyse unterstützen oder auch als ein, an eine aus der Ferne tätige Maschinenüberwachung gerichteter, Vorschlag für eine vorbeugende Wartung dienen. The repair instruction to be carried out manually is to be understood as an instruction that a suitable person, such as a service technician, has to carry out on the projection exposure system, in particular on the projection lens, in order to improve the imaging behavior of the projection exposure system. For example, such a repair instruction can order the replacement of one of the optical elements of the projection exposure system. For example, a mirror of the illumination system or of the projection objective or also other optical elements, such as an illumination CGH that defines the angular distribution of the mask illumination, can be determined for replacement. The repair instruction can support the on-site service engineer in troubleshooting, or serve as a suggestion for preventive maintenance directed to a remote machine monitor.
Eine manuell durchzuführende Reparaturanweisung kann auch eine vorzeitige Ankündigung einer notwendig werdenden Reparatur umfassen. So können z.B. Serviceaktionen anhand von Trends so rechtzeitig angefordert werden, dass auch eine längere logistische Kette mit Ersatzteillieferung minimalinvasiv für den Endkunden abläuft. Dies erhöht die Verfügbarkeit der Projektionsbelichtungsanlage und damit den Nutzwert für den Halbleiterhersteller. A repair instruction to be carried out manually can also include an early announcement of a repair that is becoming necessary. For example, service campaigns based on trends can be requested in good time, so that too a longer logistical chain with the delivery of spare parts is minimally invasive for the end customer. This increases the availability of the projection exposure system and thus the utility value for the semiconductor manufacturer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Angabe zu der Anlernvariante des Korrekturbefehls in mindestens einem der Anlern-Datensätze die betreffende Anlernvariante selbst. Das heißt, der betreffende Anlern-Datensatz umfasst die Anlernwerte und den, den Anlernwerten zugeordneten, Anlern-Korrekturbefehl. Der Anlern-Korrekturbefehl kann insbesondere mittels eines Simulationsverfahrens ermittelt werden. According to a further embodiment, the information about the learning variant of the correction command in at least one of the learning data records includes the relevant learning variant itself. This means that the relevant learning data record includes the learning values and the learning correction command assigned to the learning values. The teach-in correction command can be determined in particular by means of a simulation method.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Angabe zu der Anlernvariante des Korrekturbefehls eine Rückmeldung über die Eignung einer vom Optimierungsalgorithmus anhand der Anlernwerte ermittelten Anlernvariante des Korrekturbefehls. Das heißt, in diesem Fall werden dem Optimierungsalgorithmus zunächst die Anlernwerte eines der Anlern-Datensätze übermittelt, der Optimierungsalgorithmus ermittelt anhand dieser Anlernwerte einen Anlern-Korrekturbefehl und meldet diesen zurück. Daraufhin wird dem Optimierungsalgorithmus die Rückmeldung gegeben, ob der ermittelte Korrekturbefehl zur Fehlerkorrektur des simulierten Systemzustandes geeignet oder nicht geeignet ist. Diese Rückmeldung stellt die vorgenannte Angabe dar und ist damit gemäß der vorstehenden Definition Teil des betreffenden Anlern-Datensatzes. Im Fall, in dem die Rückmeldung negativ ist, kann der Optimierungsalgorithmus ggf. einen verbesserten An- lern-Korrekturbefehl ermitteln, wozu wiederum eine Rückmeldung erfolgt. Alternativ kann dem Optimierungsalgorithmus dann auch ein geeigneter Anlern-Korrek- turbefehl vorgegeben werden. According to a further specific embodiment, the information about the training variant of the correction command includes feedback on the suitability of a training variant of the correction command determined by the optimization algorithm on the basis of the training values. This means that in this case the training values of one of the training data sets are first transmitted to the optimization algorithm, the optimization algorithm uses these training values to determine a training correction command and reports this back. The optimization algorithm is then given feedback as to whether the correction command determined is suitable or not suitable for error correction of the simulated system state. This acknowledgment represents the aforementioned information and is therefore part of the relevant teach-in data record in accordance with the above definition. In the case in which the feedback is negative, the optimization algorithm can, if necessary, determine an improved teach-in correction command, for which purpose feedback is in turn provided. Alternatively, a suitable teach-in correction command can then also be specified for the optimization algorithm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Messsensoren einen Wellenfrontsensor sowie einen Temperatursensor. Dabei kann der Temperatursensor beispielsweise als Infrarotkamera oder als Thermistor konfiguriert sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Messsensoren mindestens zwei Elemente aus der folgenden Gruppe: ein Wellenfrontsensor, ein Temperatursensor, ein Drucksensor, mindestens ein im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage angeordneter Intensitätssensor, ein Sensor zur Bestimmung einer Position und/oder einer Orientierung eines der optischen Elemente und ein Sensor zur Ermittlung der Gaszusammensetzung. According to a further embodiment, the measurement sensors include a wavefront sensor and a temperature sensor. In this case, the temperature sensor can be configured, for example, as an infrared camera or as a thermistor. According to a further embodiment, the measuring sensors comprise at least two elements from the following group: a wavefront sensor, a temperature sensor, a pressure sensor, at least one intensity sensor arranged in the beam path of the projection exposure system, a sensor for determining a position and/or an orientation of one of the optical elements and a Sensor for determining the gas composition.
Der Sensor zum Bestimmen der Position des optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage kann als Encoder oder als interferometrisches Abstandsmessgerät konfiguriert sein. Bei dem optischen Element, dessen Position bestimmt wird, kann es sich etwa um einen den gesamten Querschnitt des Belichtungsstrahlengangs ausfüllenden Spiegel bzw. eine entsprechende Linse der Beleuchtungsoptik oder des Projektionsobjektivs handeln. Weiterhin kann das optische Element beispielsweise eine einzelne Facette eines Facettenspiegels in der Beleuchtungsoptik sein. The sensor for determining the position of the optical element of the projection exposure system can be configured as an encoder or as an interferometric distance measuring device. The optical element whose position is determined can be a mirror that fills the entire cross section of the exposure beam path or a corresponding lens of the illumination optics or of the projection objective. Furthermore, the optical element can be, for example, a single facet of a facet mirror in the illumination optics.
Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst der mindestens eine Intensitätssensor ein oder mehrere Elemente aus der folgenden Gruppe: ein Bildlagensensor, ein Uniformitätssensor, ein Streulichtsensor und ein Sensor zur Messung eines Reflexionsvermögens eines optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage. According to one embodiment variant, the at least one intensity sensor includes one or more elements from the following group: an image position sensor, a uniformity sensor, a scattered light sensor and a sensor for measuring a reflectivity of an optical element of the projection exposure system.
Der Bildlagesensor ist dazu konfiguriert, eine Position eines projizierten Luftbildes einer Retikelmarkierung in der Bildebene des Projektionsobjektivs zu messen.The image position sensor is configured to measure a position of a projected aerial image of a reticle mark in the image plane of the projection lens.
Das projizierte Luftbild kann beispielsweise eine Linienstruktur mit einer Linienbreite sein, die in der Größenordnung der Wellenlänge der Belichtungsstrahlung liegt. The projected aerial image can be, for example, a line structure with a line width that is of the order of magnitude of the wavelength of the exposure radiation.
Der Uniformitätssensor ist dazu konfiguriert, die Uniformität der Intensität der Belichtungsstrahlung in einer Ebene der Projektionsbelichtungsanlage, z.B. der Maskenebene oder der Bildebene, zu messen. Der Streulichtsensor kann auf dem Prinzip des sogenannten Kirk-Tests beruhen. Bei diesem Test wird eine Teststruktur mit einem isolierten dunklen Bereich, welcher in einem wesentlich größeren hellen Feld angeordnet ist, in der Objektebene der Projektionsbelichtungsanlage platziert. Der Streulichtsensor tastet den Bereich der Teststruktur in der Bildebene ab und berechnet aus der im Bereich des Bildes des dunklen Bereichs gemessenen Intensität den Streulichtanteil. The uniformity sensor is configured to measure the uniformity of the intensity of the exposure radiation in a plane of the projection exposure system, eg the mask plane or the image plane. The scattered light sensor can be based on the principle of the so-called Kirk test. In this test, a test structure with an isolated dark area, which is arranged in a much larger bright field, is placed in the object plane of the projection exposure system. The scattered light sensor scans the area of the test structure in the image plane and calculates the scattered light component from the intensity measured in the dark area of the image.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt dem Optimierungsalgorithmus ein künstliches neuronales Netz mit mindestens fünf Schichten, insbesondere mit mindestens zehn Schichten oder mit mindestens 15 Schichten, zugrunde. According to a further embodiment, the optimization algorithm is based on an artificial neural network with at least five layers, in particular with at least ten layers or with at least 15 layers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Anlern-Datensätze eine zeitliche Entwicklung der Anlernwerte und der Optimierungsalgorithmus ist dazu konfiguriert, bei der Generierung des Korrekturbefehls eine zeitliche Entwicklung der Messwerte zu berücksichtigen. According to a further embodiment, the training data records include a development of the training values over time, and the optimization algorithm is configured to take into account a development of the measured values over time when generating the correction command.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Projektionsbelichtungsanlage weiterhin ein Simulationsmodul, welches dazu konfiguriert ist, durch Simulation verschiedener Systemzustände der Projektionsbelichtungsanlage die Anlern- Datensätze zu ermitteln. According to a further embodiment, the projection exposure system also includes a simulation module which is configured to determine the training data sets by simulating various system states of the projection exposure system.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist das Simulationsmodul dazu konfiguriert, Systemzustände zu simulieren, welche durch verschiedene Zeitpunkte im Belichtungsvorgang der Projektionsbelichtungsanlage, durch verschiedene Fehlerereignisse in Bezug auf die Projektionsbelichtungsanlage, durch verschiedene Werte für die eine Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage beeinflussenden Parameter und/oder durch verschiedene Konfigurationen der abzubildenden Maskenstrukturen definiert sind. According to one embodiment variant, the simulation module is configured to simulate system states which are caused by different points in time in the exposure process of the projection exposure system, by different error events in relation to the projection exposure system, by different values for the parameters influencing an imaging quality of the projection exposure system and/or by different configurations of the parameters to be imaged Mask structures are defined.
Die vorgenannte Aufgabe kann weiterhin beispielsweise gelöst werden mit einem Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche zum Abbilden von Maskenstrukturen auf ein Substrat konfiguriert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: Anlernen eines als maschinelles Lernverfahren konfigurierten Optimierungsalgorithmus anhand einer Vielzahl von Anlern-Datensätzen, welche jeweils Anlernwerte von eine Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage beeinflussenden Parametern und eine Angabe zu einer, den jeweiligen Anlernwerten zugeordneten, Anlernvariante eines Korrekturbefehls umfassen, wobei der Korrekturbefehl mindestens eine Korrekturmaßnahme bezüglich der Projektionsbelichtungsanlage vorgibt, Ermitteln von Messwerten der die Abbildungsqualität beeinflussenden Parameter mittels mindestens zwei verschiedenen Messsensoren, sowie Erzeugen einer Ausführvariante des Korrekturbefehls aus den Messwerten mittels des angelernten Optimierungsalgorithmus. Insbesondere umfasst das Verfahren ein Ausführen der erzeugten Ausführvariante des Korrekturbefehls. The aforementioned object can also be achieved, for example, with a method for operating a projection exposure system for microlithography, which is configured for imaging mask structures on a substrate. The method according to the invention comprises the steps: Training an optimization algorithm configured as a machine learning method using a large number of training data sets, each of which includes training values of parameters influencing an imaging quality of the projection exposure system and information on a training variant of a correction command assigned to the respective training values, the Correction command specifies at least one corrective measure with regard to the projection exposure system, determining measured values of the parameters influencing the imaging quality using at least two different measuring sensors, and generating an execution variant of the correction command from the measured values using the trained optimization algorithm. In particular, the method includes executing the generated execution variant of the correction command.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt nach dem Anlernen des Optimierungsalgorithmus eine Lernkontrolle. Gemäß einer Ausführungsvariante wird beim Anlernen des Optimierungsalgorithmus zumindest einer der Anlern-Datensätze zurückgehalten und bei der Lernkontrolle wird aus den Anlernwerten des zurückgehaltenen Anlern-Datensatzes mittels des angelernten Optimierungsalgorithmus eine Kontrollvariante des Korrekturbefehls erzeugt und mit der Anlernvariante des Korrekturbefehls verglichen. Im Fall weitgehender Übereinstimmung wird der Anlernvorgang als erfolgreich angesehen und der angelernte Optimierungsalgorithmus wird zur Verwendung im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage freigegeben. Im Fall, in dem keine ausreichende Übereinstimmung besteht, werden weitere Anlern-Datensätze vom Simulationsmodul erzeugt und der Anlernvorgang wird mit diesen fortgesetzt. According to one embodiment, a learning check takes place after the optimization algorithm has been learned. According to one embodiment variant, when the optimization algorithm is trained, at least one of the training data sets is retained and during the learning control, a control variant of the correction command is generated from the training values of the retained training data set using the trained optimization algorithm and compared with the training variant of the correction command. In the case of extensive agreement, the learning process is regarded as successful and the learned optimization algorithm is released for use in the exposure mode of the projection exposure system. In the event that there is insufficient agreement, further training data sets are generated by the simulation module and the training process is continued with these.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Anlern-Datensätze durch Simulation verschiedener Systemzustände der Projektionsbelichtungsanlage ermittelt. Gemäß einer Ausführungsvariante umfassen die verschiedenen Systemzustände unterschiedliche Beleuchtungssettings. Unter einem Beleuchtungssetting ist eine bestimmte winkelaufgelöste Intensitätsverteilung der Maskenstrukturen im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage zu verstehen. Beispiele für Beleuchtungssettings umfassen annulare Beleuchtung, Quadrupolbeleuchtung oder andere komplexere Beleuchtungskonfigurationen. Weiterhin können die verschiedenen Systemzustände unterschiedliche Zustände im Wartungszyklus umfassen, so z.B. einen Zustand der Projektionsbelichtungsanlage nach einem Wartungsvorgang, bei dem ein Spiegel mittels eines Klebstoffs neu an einer Halteinrichtung befestigt wurde. In dem unmittelbar auf den Wartungsvorgang folgenden Zeitraum kann Kleberdrift auftreten und die optische Eigenschaft des Spiegels beeinflussen. Der Einfluss des Kleberdrifts kann bei der Simulation des Systemzustandes entsprechend berücksichtigt werden. According to one embodiment, the training data sets are determined by simulating different system states of the projection exposure system. According to one embodiment variant, the different system states include different lighting settings. Under an illumination setting, a specific angle-resolved intensity distribution of the mask structures is in operation of the projection exposure system. Examples of lighting settings include annular lighting, quadrupole lighting, or other more complex lighting configurations. Furthermore, the various system states can include different states in the maintenance cycle, for example a state of the projection exposure system after a maintenance operation in which a mirror was re-attached to a holding device by means of an adhesive. In the period immediately following the maintenance procedure, adhesive drift may occur and affect the optical properties of the mirror. The influence of the adhesive drift can be taken into account when simulating the system state.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden und umgekehrt. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird. The features specified with regard to the above-mentioned embodiments, exemplary embodiments or embodiment variants, etc. of the projection exposure system according to the invention can be correspondingly transferred to the method according to the invention and vice versa. These and other features of the embodiments according to the invention are explained in the description of the figures and the claims. The individual features can be realized either separately or in combination as embodiments of the invention. Furthermore, they can describe advantageous embodiments which are independently protectable and whose protection may only be claimed during or after the application is pending.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt: The above and other advantageous features of the invention are illustrated in the following detailed description of exemplary embodiments according to the invention with reference to the attached schematic drawings. It shows:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Korrekturermittlungsmodul, welches dazu konfiguriert ist, mittels eines Optimierungsalgorithmus einen Korrekturbefehl zu generieren, 1 shows an embodiment according to the invention of a projection exposure system for microlithography with a correction determination module which is used for this purpose is configured to generate a correction command using an optimization algorithm,
Fig. 2 ein Simulationsmodul zum Ermitteln von Anlern-Datensätzen zum Anlernen des Optimierungsalgorithmus, eine erste Ausführungsform einer Funktionsweise zum Anlernen des Optimierungsalgorithmus sowie die Funktionsweise des Korrekturermittlungsmoduls in einem Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage, 2 shows a simulation module for determining training data sets for training the optimization algorithm, a first embodiment of a mode of operation for training the optimization algorithm and the mode of operation of the correction determination module in an exposure mode of the projection exposure system,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Funktionsweise beim Anlernen des Optimierungsalgorithmus, sowie 3 shows a further embodiment of the mode of operation when learning the optimization algorithm, and
Fig. 4 Fehlerverteilungen von Zernike-Koeffizienten für beispielhafte thermal bewirkte Bildfehler sowie für beispielhafte, durch Starrkörperbewegungen von optischen Elementen der Projektionsbelichtungsanlage bewirkte, Bildfehler. 4 Error distributions of Zernike coefficients for exemplary thermally caused image errors and for exemplary image errors caused by rigid-body movements of optical elements of the projection exposure system.
Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele Detailed description of exemplary embodiments according to the invention
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden. In the exemplary embodiments or embodiments or design variants described below, elements that are functionally or structurally similar to one another are provided with the same or similar reference symbols as far as possible. Therefore, for an understanding of the features of each element of a particular embodiment, reference should be made to the description of other embodiments or the general description of the invention.
In Fig. 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die y-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die x-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 10 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden. Bei der hier beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage 10 handelt es sich um eine Ausführungsform für die EUV-Lithographie. Aufgrund dieser Betriebswellenlänge sind alle optischen Elemente als Spiegel ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Projektionsbelichtungsanlagen im EUV-Wellen- längenbereich begrenzt. Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen sind beispielsweise auf Betriebswellenlängen im UV-Bereich, wie beispielsweise 365 nm, 248 nm oder 193 nm ausgelegt. In diesem Fall sind zumindest einige der optischen Elemente als herkömmliche Transmissionslinsen konfiguriert. A Cartesian xyz coordinate system is shown in FIG. 1 for explanation. The y-direction runs perpendicularly into the plane of the drawing. The x-direction is horizontal and the z-direction is vertical. 1 shows an embodiment of a projection exposure system 10 for microlithography according to the invention. The description of the basic structure of the projection exposure system 10 and its components should not be understood as limiting here. The projection exposure apparatus 10 described here is an embodiment for EUV lithography. Due to this operating wavelength, all optical elements are designed as mirrors. However, the invention is not limited to projection exposure systems in the EUV wavelength range. Further embodiments according to the invention are designed, for example, for operating wavelengths in the UV range, such as 365 nm, 248 nm or 193 nm. In this case at least some of the optical elements are configured as conventional transmission lenses.
Ein Beleuchtungssystem 12 der Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst neben einer Strahlungsquelle 14 eine Beleuchtungsoptik 16 zur Beleuchtung eines Objektfeldes in einer Objektebene 18. Die Objektebene 18 kann auch als Maskenebene bezeichnet werden. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld angeordnetes Retikel 20 mit darauf angeordneten Maskenstrukturen 21 . Das Retikel 20 ist von einem Retikelhalter 22 gehalten. Der Retikelhalter 22 ist über eine Retikelver- schiebebühne 24 insbesondere in einer Scanrichtung 25 verlagerbar. Die Scanrichtung 25 verläuft in der Fig. 1 längs der x-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 18. An illumination system 12 of the projection exposure system 10 includes, in addition to a radiation source 14, illumination optics 16 for illuminating an object field in an object plane 18. The object plane 18 can also be referred to as a mask plane. In this case, a reticle 20 arranged in the object field with mask structures 21 arranged thereon is exposed. The reticle 20 is held by a reticle holder 22 . The reticle holder 22 can be displaced in particular in a scanning direction 25 via a reticle displacement stage 24 . The scanning direction 25 runs along the x-direction in FIG. 1 . The z-direction runs perpendicular to the object plane 18.
Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst weiterhin ein Projektionsobjektiv 26.The projection exposure system 10 also includes a projection lens 26.
Das Projektionsobjektiv 26 dient zur Abbildung des Objektfeldes in ein Bildfeld in einer Bildebene 28. Die Bildebene 28, auch Waferebene bezeichnet, verläuft parallel zur Objektebene 18. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 18 und der Bildebene 28 möglich. The projection lens 26 is used to image the object field in an image field in an image plane 28. The image plane 28, also referred to as the wafer plane, runs parallel to the object plane 18. Alternatively, an angle different from 0° between the object plane 18 and the image plane 28 is also possible.
Abgebildet werden die Maskenstrukturen 21 auf dem Retikel 20 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes in der Bildebene 28 angeordneten Substrats in Gestalt eines Wafers 30. Der Wafer 30 wird von einem Waferhalter 32 gehalten. Der Waferhalter 32 ist mittels einer Substratverschiebebühne bzw. einer Waferverschiebebühne 34 längs der x-Richtung verlagerbar, insbesondere in einer zur Scanrichtung 25 entgegen gesetzten Waferscanrichtung 36. Die Verlagerung einerseits des Retikels 20 über die Retikelverschiebebühne 24 und andererseits des Wafers 30 über die Waferverschiebebühne 34 kann synchronisiert zueinander erfolgen. The mask structures 21 are imaged on the reticle 20 on a light-sensitive layer of a substrate arranged in the region of the image field in the image plane 28 in the form of a wafer 30 . The wafer 30 is held by a wafer holder 32 . The wafer holder 32 is by means of a substrate transfer stage or a wafer displacement platform 34 along the x-direction, in particular in a wafer scanning direction 36 opposite to the scanning direction 25. The displacement of the reticle 20 on the one hand via the reticle displacement platform 24 and on the other hand the wafer 30 via the wafer displacement platform 34 can be synchronized with one another.
Während eines Belichtungsvorgangs werden die Retikelverschiebebühne 24 und die Waferverschiebebühne 34 von einer zentralen Belichtungssteuerungseinheit 58 mit entsprechenden Steuersignalen C1 und C2 angesteuert. Die Steuersignale C1 und C2 geben die jeweilige Geschwindigkeit der Verschiebebühnen 24 und 34 im zeitlichen Ablauf des Belichtungsvorgangs vor. During an exposure process, the reticle displacement stage 24 and the wafer displacement stage 34 are controlled by a central exposure control unit 58 with corresponding control signals C1 and C2. The control signals C1 and C2 specify the respective speed of the traversing platforms 24 and 34 in the timing of the exposure process.
Bei der Strahlungsquelle 14 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 14 emittiert Belichtungsstrahlung 38 in Form von EUV-Strahlung, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere eine Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm. Bei der Strahlungsquelle 14 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma)-Quelle oder um eine DPP (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma)-Quelle. Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 14 kann es sich auch um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-La- ser, FEL) handeln. In the present exemplary embodiment, the radiation source 14 is an EUV radiation source. The radiation source 14 emits exposure radiation 38 in the form of EUV radiation, which is also referred to below as useful radiation. In particular, the useful radiation has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm, in particular a wavelength of approximately 13.5 nm or approximately 6.8 nm. The radiation source 14 can be a plasma source, for example an LPP (laser Produced Plasma (laser generated plasma) source or a DPP (Gas Discharged Produced Plasma) source. It can also be a synchrotron-based radiation source. The radiation source 14 can also be a free-electron laser (free-electron laser, FEL).
Die Belichtungsstrahlung 38, die von der Strahlungsquelle 14 ausgeht, wird von einem Kollektor 40 gebündelt. Bei dem Kollektor 40 kann es sich um einen Kollektor mit einer, wie in Fig.1 dargestellt, oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hy- perboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 40 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, wie in Fig. 1 dargestellt, mit der Belichtungsstrahlung 38 beaufschlagt werden. Der Kollektor 40 kann einerseits zur Optimierung seiner Ref lektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein. The exposure radiation 38 emanating from the radiation source 14 is bundled by a collector 40 . The collector 40 can be a collector with one, as shown in FIG. 1, or with several ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 40 can be used in grazing incidence (Grazing Incidence, Gl), ie with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), ie with Angles of incidence smaller than 45°, as shown in FIG. 1, are exposed to the exposure radiation 38. The collector 40 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflection for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.
Nach dem Kollektor 40 propagiert die Belichtungsstrahlung 38 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 42. Die Zwischenfokusebene 42 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 14 und den Kollektor 40, und der Beleuchtungsoptik 16 darstellen. Der Verlauf der Belichtungsstrahlung 38 durch die Beleuchtungsoptik 16 sowie das Projektionsobjektiv 26 wird als Nutzstrahlengang 44 bezeichnet. After the collector 40, the exposure radiation 38 propagates through an intermediate focus in an intermediate focal plane 42. The intermediate focal plane 42 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 14 and the collector 40, and the illumination optics 16. The course of the exposure radiation 38 through the illumination optics 16 and the projection lens 26 is referred to as the useful beam path 44 .
Die Beleuchtungsoptik 16 umfasst einen Umlenkspiegel 46 und, diesem im Strahlengang nachgeordnet, einen ersten Facettenspiegel 48. Bei dem Umlenkspiegel 46 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegelspiegel 46 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Belichtungsstrahlung 38 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 48 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet ist, die zur Objektebene 18 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 48 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 50, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 50 sind in Fig. 1 nur beispielhaft einige dargestellt. The illumination optics 16 includes a deflection mirror 46 and, downstream of this in the beam path, a first facet mirror 48. The deflection mirror 46 can be a planar deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 46 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the exposure radiation 38 from stray light of a different wavelength. If the first facet mirror 48 is arranged in a plane of the illumination optics 16 which is optically conjugate to the object plane 18 as the field plane, it is also referred to as a field facet mirror. The first facet mirror 48 includes a multiplicity of individual first facets 50, which are also referred to below as field facets. Some of these facets 50 are shown in FIG. 1 only by way of example.
Die ersten Facetten 50 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 50 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein. Jede der Facetten 50 ist mittels eines jeweiligen Aktuators individuell verstellbar gelagert. Insbesondere ist eine Verkippung der jeweiligen Facette 50 um zwei zueinander orthogonale Kippachsen möglich. The first facets 50 can be embodied as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or part-circular edge contour. The first facets 50 can be embodied as planar facets or alternatively as convexly or concavely curved facets. Each of the facets 50 is mounted in an individually adjustable manner by means of a respective actuator. In particular, a tilting of the respective facet 50 about two mutually orthogonal tilting axes is possible.
Wie beispielsweise aus DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 50 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 48 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS- System) ausgebildet sein. Für Details wird auf DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen. As is known, for example, from DE 10 2008 009 600 A1, the first facets 50 themselves can each also be composed of a multiplicity of individual mirrors, in particular a multiplicity of micromirrors. The first facet mirror 48 can be embodied in particular as a microelectromechanical system (MEMS system). Reference is made to DE 10 2008 009 600 A1 for details.
Im Nutzstrahlengang 44 der Beleuchtungsoptik 16 ist dem ersten Facettenspiegel 48 ein zweiter Facettenspiegel 52 nachgeordnet. Sofern der zweite Facettenspiegel 52 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 52 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 48 und dem zweiten Facettenspiegel 52 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind aus US2006/ 0132747 A1 , EP 1 614 008 B1 und US 6,573,978 bekannt. A second facet mirror 52 is arranged after the first facet mirror 48 in the useful beam path 44 of the illumination optics 16 . If the second facet mirror 52 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 16, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 52 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 16 . In this case, the combination of the first facet mirror 48 and the second facet mirror 52 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US2006/0132747 A1, EP 1 614 008 B1 and US Pat. No. 6,573,978.
Der zweite Facettenspiegel 52 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 54. Die zweiten Facetten 54 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet. The second facet mirror 52 includes a plurality of second facets 54. In the case of a pupil facet mirror, the second facets 54 are also referred to as pupil facets.
Bei den zweiten Facetten 54 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen. Die zweiten Facetten 54 können plane, oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte, Reflexionsflächen aufweisen. Jede der Facetten 54 sind mittels eines jeweiligen Aktuators individuell verstellbar gelagert. Insbesondere ist eine Verkippung der jeweiligen Facette 54 um zwei zueinander orthogonale Kippachsen möglich. Die Beleuchtungsoptik 16 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator (Fly's Eye Integrator) bezeichnet. The second facets 54 can also be macroscopic facets, which can have round, rectangular or hexagonal borders, for example, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to DE 10 2008 009 600 A1. The second facets 54 can have plane, or alternatively convexly or concavely curved, reflection surfaces. Each of the facets 54 is mounted in an individually adjustable manner by means of a respective actuator. In particular, a tilting of the respective facet 54 about two mutually orthogonal tilting axes is possible. The illumination optics 16 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also known as the Fly's Eye Integrator.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 52 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs 26 optisch konjugiert ist, anzuordnen. It can be advantageous not to arrange the second facet mirror 52 exactly in a plane which is optically conjugate to a pupil plane of the projection objective 26 .
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 52 werden die einzelnen ersten Facetten 50 in das Objektfeld abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 52 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Belichtungsstrahlung 38 im Nutzstrahlengang 44 vor der Objektebene 18. The individual first facets 50 are imaged in the object field with the aid of the second facet mirror 52 . The second facet mirror 52 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the exposure radiation 38 in the useful beam path 44 in front of the object plane 18.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 16 kann im Nutzstrahlengang 44 zwischen dem zweiten Facettenspiegel 52 und der Objektebene 18 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 50 in das Objektfeld beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Nutzstrahlengang der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (Nl-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen o- der zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen. In a further embodiment of the illumination optics 16, not shown, transmission optics can be arranged in the useful beam path 44 between the second facet mirror 52 and the object plane 18, which contributes in particular to the imaging of the first facets 50 in the object field. The transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also have two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the useful beam path of the illumination optics 16 . The transmission optics can in particular include one or two mirrors for perpendicular incidence (NI mirror, normal incidence mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirror, gracing incidence mirror).
Die Beleuchtungsoptik 16, die nach dem Kollektor 40 beginnt, umfasst bei der Ausführung, die in Fig. 1 gezeigt ist, genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 46, den als Feldfacettenspiegel ausgebildeten ersten Facettenspiegel 48 und den als Pupillenfacettenspiegel ausgebildeten zweiten Facettenspiegel 52. The illumination optics 16, which begins after the collector 40, comprises exactly three mirrors in the embodiment shown in Fig. 1, namely the deflection mirror 46, the first facet mirror 48 designed as a field facet mirror and the second facet mirror 52 designed as a pupil facet mirror.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 16 kann der Umlenkspiegel 46 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 16 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 48 und den zweiten Facettenspiegel 52. In a further embodiment of the illumination optics 16, the deflection mirror 46 can also be omitted, so that the illumination optics 16 then has exactly two mirrors may have, namely the first facet mirror 48 and the second facet mirror 52.
Die Abbildung der ersten Facetten 50 mittels der zweiten Facetten 54 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 54 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 18 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung. The imaging of the first facets 50 by means of the second facets 54 or with the second facets 54 and transmission optics in the object plane 18 is generally only an approximate imaging.
Das Projektionsobjektiv 26 umfasst eine Mehrzahl von optischen Elementen in Gestalt von Spiegeln Ei, welche gemäß ihrer Anordnung im Nutzstrahlengang 44 der Projektionsbelichtungsanlage 10 durchnummeriert sind. The projection lens 26 includes a plurality of optical elements in the form of mirrors Ei, which are numbered according to their arrangement in the useful beam path 44 of the projection exposure system 10 .
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionsobjektiv 26 vier Spiegel E1 bis E4. Alternativen mit sechs, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Ei sind ebenso möglich. Das Projektionsobjektiv 26 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann. In the example shown in FIG. 1, the projection lens 26 includes four mirrors E1 to E4. Alternatives with six, eight, ten, twelve or another number of mirrors are also possible. The projection objective 26 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which can be 0.7 or 0.75, for example.
Reflexionsflächen der Spiegel Ei können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen zumindest mancher der Spiegel Ei als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Ei können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 16, hoch reflektierende Beschichtungen für die Belichtungsstrahlung 38 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein. Reflective surfaces of the mirrors Ei can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of at least some of the mirrors Ei can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the shape of the reflection surfaces. Just like the mirrors of the illumination optics 16, the mirrors Ei can have highly reflective coatings for the exposure radiation 38. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.
Das Projektionsobjektiv 26 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes und einer y-Koordi- nate des Zentrums des Bildfeldes. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 18 und der Bildebene 28. Das Projektionsobjektiv 26 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Es weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y- Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy des Projektionsobjektivs 26 liegen bevorzugt bei (ßx, ßy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr. The projection lens 26 has a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field and a y-coordinate of the center of the image field. This object-image offset in the y-direction can be approximately as large as a z-distance between the object plane 18 and the image plane 28. The projection lens 26 can in particular be anamorphic. In particular, it has different image scales βx, βy in the x and y directions. The two image scales βx, βy of the projection objective 26 are preferably at (βx, βy)=(+/−0.25, +/-0.125). A positive image scale ß means an image without image reversal. A negative sign for the imaging scale ß means imaging with image reversal.
Das Projektionsobjektiv 26 führt somit in y-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung 25, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1 . Das Projektionsobjektiv 26 führt in x-Richtung, das heißt in Scanrichtung 25, zu einer Verkleinerung von 8:1 . Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich. The projection objective 26 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the y-direction, that is to say in the direction perpendicular to the scanning direction 25 . The projection objective 26 leads to a reduction of 8:1 in the x-direction, ie in the scanning direction 25 . Other imaging scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Nutzstrahlengang 44 zwischen dem Objektfeld 18 und dem Bildfeld 28 kann gleich sein o- der kann, je nach Ausführung des Projektionsobjektivs 26, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsobjektive mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus US 2018/0074303 A1 bekannt. The number of intermediate image planes in the x and y directions in the useful beam path 44 between the object field 18 and the image field 28 can be the same or, depending on the design of the projection lens 26, can be different. Examples of projection lenses with different numbers of such intermediate images in the x and y direction are known from US 2018/0074303 A1.
Jeweils eine der als Pupillenfacetten ausgeführten zweiten Facetten 54 ist genau einer der als Feldfacetten ausgeführten ersten Facetten 48 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 50 in eine Vielzahl an Objektfeldern zerlegt. Die ersten Facetten 50 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 54. In each case one of the second facets 54 embodied as pupil facets is assigned to exactly one of the first facets 48 embodied as field facets to form an illumination channel for illuminating the object field. In this way, in particular, lighting can result according to Köhler's principle. The far field is broken down into a large number of object fields with the aid of the first facets 50 . The first facets 50 generate a plurality of images of the intermediate focus on the second facets 54 assigned to them.
Die ersten Facetten 50 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 54 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes auf das Retikel 20 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden. The first facets 50 are each imaged onto the reticle 20 by an associated second facet 54 in a superimposed manner for illuminating the object field. In particular, the illumination of the object field is as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. The Field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.
Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 54 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 26 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 26 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet. The illumination of the entrance pupil of the projection objective 26 can be geometrically defined by an arrangement of the second facets 54 . The intensity distribution in the entrance pupil of the projection lens 26 can be set by selecting the illumination channels, in particular the subset of the pupil facets that guide light. This intensity distribution is also referred to as an illumination setting.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 16 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden. A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 16 can be achieved by redistributing the illumination channels.
Die bei einem Belichtungsvorgang gewünschte Anordnung der Facetten 50 und 54 der Facettenspiegel 48 und 52 wird mittels der vorstehend erwähnten, den jeweiligen Facetten 50 und 54 zugeordneten Aktuatoren eingestellt. Dazu werden den Facettenspiegeln 48 und 52 jeweilige Steuersignale C3 bzw. C4 übermittelt. The arrangement of the facets 50 and 54 of the facet mirrors 48 and 52 that is desired during an exposure process is set by means of the above-mentioned actuators assigned to the respective facets 50 and 54 . For this purpose, respective control signals C3 and C4 are transmitted to the facet mirrors 48 and 52 .
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes sowie insbesondere der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 26 beschrieben. Further aspects and details of the illumination of the object field and, in particular, the entrance pupil of the projection lens 26 are described below.
Das Projektionsobjektiv 26 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein. The projection objective 26 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.
Die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 26 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 52 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung des Projektionsobjektivs 26, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 52 telezentrisch auf den Wafer 30 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung. The entrance pupil of the projection objective 26 cannot regularly be illuminated exactly with the second facet mirror 52 . When the projection lens 26 is imaged, which images the center of the second facet mirror 52 telecentrically onto the wafer 30, the aperture rays often do not intersect at a single point. However, an area can be found in which the distance between the aperture rays, which is determined in pairs, is minimal. This area represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in position space. In particular, this surface shows a finite curvature.
Es kann sein, dass das Projektionsobjektiv 26 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 52 und dem Retikel 20 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden. It may be that the projection objective 26 has different positions of the entrance pupil for the tangential and for the sagittal beam path. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 52 and the reticle 20 . With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 26 ist der zweite Facettenspiegel 52 in einer zur Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 26 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Facettenspiegel 48 ist verkippt zur Objektebene 18 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 48 ist weiterhin verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 46 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 48 ist weiterhin verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 52 definiert ist. In the arrangement of the components of the illumination optics 26 shown in FIG. 1, the second facet mirror 52 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection objective 26 . The first facet mirror 48 is arranged tilted to the object plane 18 . The first facet mirror 48 is also arranged tilted relative to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 46 . The first facet mirror 48 is also arranged tilted relative to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 52 .
Die Spiegel E1 bis E4 des Projektionsobjektivs 26 sind jeweils beweglich gelagert. Dazu sind den Spiegeln E1 bis E4 jeweilige Manipulatoren M1 bis M4 zur Ausführung von Starrkörperbewegungen zugeordnet. Gemäß einer Ausführungsform kann jedes der vier Spiegel E1 bis E4 des Projektionsobjektivs 26 in allen sechs Starrkörper-Freiheitsgraden (x-, y- und z-Verschiebung sowie Verkippung um x-, y- und z-Achse) manipulierbar sein, in welchem Fall die Anzahl der mittels der Manipulatoren M1 bis M4 ansteuerbaren Starrkörper-Freiheitsgrade vierundzwanzig beträgt. The mirrors E1 to E4 of the projection lens 26 are each movably mounted. For this purpose, the mirrors E1 to E4 are assigned respective manipulators M1 to M4 for performing rigid-body movements. According to one embodiment, each of the four mirrors E1 to E4 of the projection objective 26 can be manipulated in all six rigid body degrees of freedom (x, y and z displacement and tilting about the x, y and z axis), in which case the The number of rigid-body degrees of freedom that can be controlled by means of the manipulators M1 to M4 is twenty-four.
In Fig. 1 sind exemplarisch vier derartige Starrkörper-Freiheitsgrade anhand der als Bewegungsmanipulatoren ausgeführten Manipulatoren M1 bis M4 veranschaulicht. Die Manipulatoren M1 , M2 und M3 ermöglichen jeweils eine Verschie- bung der zugeordneten optischen Elemente E1 , E2 und E3 in x-Richtung und damit im Wesentlichen parallel zur Ebene, in der die jeweilige reflektierende Oberfläche der Spiegel liegt. Der Manipulator M4 ist dazu konfiguriert, den Spiegel M4 durch Drehung um eine parallel zur y-Achse angeordnete Kippachse 56 zu verkippen. Damit wird der Winkel der reflektierenden Oberfläche von E4 gegenüber der einfallenden Strahlung verändert. Weitere Freiheitsgrade für die Manipulatoren M1 bis M4 sind denkbar. So kann beispielsweise eine Verschiebung eines betreffenden optischen Elements quer zu seiner optischen Oberfläche und/oder eine Rotation um eine senkrecht zur reflektierenden Oberfläche stehende Referenzachse vorgesehen sein. In FIG. 1 four such rigid body degrees of freedom are illustrated by way of example using the manipulators M1 to M4 designed as movement manipulators. The manipulators M1, M2 and M3 each allow a shift Exercise of the associated optical elements E1, E2 and E3 in the x-direction and thus essentially parallel to the plane in which the respective reflecting surface of the mirror lies. The manipulator M4 is configured to tilt the mirror M4 by rotating it about a tilting axis 56 arranged parallel to the y-axis. This changes the angle of the reflecting surface of E4 with respect to the incident radiation. Further degrees of freedom for the manipulators M1 to M4 are conceivable. For example, a displacement of a relevant optical element transverse to its optical surface and/or rotation about a reference axis perpendicular to the reflecting surface can be provided.
Allgemein gesprochen, ist jeder der hier dargestellten Manipulatoren M1 bis M4 dazu vorgesehen, eine Verlagerung des zugeordneten optischen Elements E1 bis E4 unter Ausführung einer Starrkörperbewegung entlang eines vorgegebenen Stellwegs zu bewirkten. Ein derartiger Stellweg kann beispielsweise Translationen in unterschiedlichen Richtungen, Verkippungen und/oder Rotationen in beliebiger Weise kombinieren. Generally speaking, each of the manipulators M1 to M4 shown here is intended to bring about a displacement of the associated optical element E1 to E4 by performing a rigid-body movement along a predetermined adjustment path. Such an adjustment path can, for example, combine translations in different directions, tilting and/or rotations in any way.
Alternativ oder zusätzlich können auch Manipulatoren vorgesehen werden, welche dazu konfiguriert sind, eine anders geartete Veränderung einer Zustandsgröße des zugeordneten optischen Elements durch entsprechende Aktuie- rung des Manipulators vorzunehmen. Diesbezüglich kann eine Aktuierung beispielsweise durch eine Beaufschlagung des optischen Elements mit einer bestimmten Temperaturverteilung oder einer bestimmten Kräfteverteilung erfolgen. In diesem Fall kann der Stellweg durch eine Veränderung der Temperaturverteilung am optischen Element bzw. das Anlegen einer lokalen Spannung an einem als deformierbare Linse bzw. als deformierbarer Spiegel ausgeführten optischen Element gegeben sein. Alternatively or additionally, manipulators can also be provided, which are configured to undertake a different type of change in a state variable of the associated optical element by appropriate actuation of the manipulator. In this regard, an actuation can take place, for example, by subjecting the optical element to a specific temperature distribution or a specific force distribution. In this case, the travel can be given by changing the temperature distribution on the optical element or by applying a local stress to an optical element designed as a deformable lens or as a deformable mirror.
Der Spiegel E3 ist beispielhaft mit einem derartigen Manipulator M5 zur Beaufschlagung mit bestimmten Temperaturverteilungen konfiguriert. Der Manipulator M5 ist als Aufheizeinrichtung konfiguriert, welche mehrere elektrische Heizelemente 60 zur jeweiligen Bereitstellung einer Aufheizenergie umfasst. Mit anderen Worten dient der Manipulator M5 dazu, eine Vorheizleistung am Spiegel E3 zu erbringen. Der Manipulator M5 kann daher auch als Vorheizer bezeichnet werden. Die Heizelemente 60 sind unterhalb einer reflektiven Beschichtung 61 in einem Substrat des Spiegels E3 angeordnet und dazu konfiguriert aus elektrischer Energie Wärme zu erzeugen. Zur Energieversorgung sind ferner elektrische Leitungen durch das Spiegelsubstrat zu jedem Heizelement 60 geführt. Dabei dann der Manipulator M5 zur Homogenisierung einer örtlichen Temperaturverteilung am Spiegel E3 und/oder zur Verringerung einer zeitlichen Variation der Temperatur des Spiegels E3, welche etwa bei Verwendung von Retikels 20 unterschiedlicher Helligkeit auftreten kann, eingesetzt werden. The mirror E3 is configured, for example, with such a manipulator M5 for applying specific temperature distributions. The manipulator M5 is configured as a heating device, which includes a plurality of electric heating elements 60 for respectively providing heating energy. In other words, the manipulator M5 serves to provide a preheating power at the mirror E3. The manipulator M5 can therefore also be called a preheater. The heating elements 60 are arranged below a reflective coating 61 in a substrate of the mirror E3 and are configured to generate heat from electrical energy. Electrical lines are also routed through the mirror substrate to each heating element 60 for the purpose of power supply. In this case, the manipulator M5 can then be used to homogenize a local temperature distribution on the mirror E3 and/or to reduce a temporal variation in the temperature of the mirror E3, which can occur, for example, when using reticle 20 of different brightness.
Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst weiterhin eine Vielzahl an Messsensoren S1 bis S12, welche dazu konfiguriert sind, Messwerte MW1 bis MW12 von eine Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage 10 beeinflussenden Parametern P1 bis P12 zu generieren und diese an ein Korrekturermittlungsmodul 62 zu übermitteln. Ein erster dieser Messsensoren ist ein in die Waferverschiebebühne 34 integrierter Wellenfrontsensor S1 , welcher dazu konfiguriert ist, Messwerte MW1 von ersten die Abbildungsqualität beeinflussenden Parametern P1 in Form von Aberrationsparametern, wie etwa Zernikekoeffizienten, des Projektionsobjektivs 26 zu bestimmen. The projection exposure system 10 also includes a large number of measuring sensors S1 to S12, which are configured to generate measured values MW1 to MW12 of parameters P1 to P12 influencing an imaging quality of the projection exposure system 10 and to transmit these to a correction determination module 62. A first of these measuring sensors is a wavefront sensor S1 integrated into the wafer displacement stage 34, which is configured to determine measured values MW1 of first parameters P1 influencing the imaging quality in the form of aberration parameters, such as Zernike coefficients, of the projection lens 26.
Ein weiterer der Messsensoren ist ein ebenfalls in die Waferverschiebebühne 34 integrierter Bildlagensensor S2 zur Messung des Parameters P2 in Form einer Bildlage. Dieser ist dazu konfiguriert, eine Position eines von dem Projektionsobjektiv 26 projizierten Luftbildes einer Markierung auf dem Retikel 20 in der Bildebene 28 zu messen und als Messwert MW2 an das Korrekturermittlungsmodul 62 zu übermitteln. Das projizierte Luftbild kann beispielsweise eine Linienbreite sein, die typischerweise in der Größenordnung der Wellenlänge der Belichtungsstrahlung 38 liegt. Ein weiterer der Messsensoren ist ein ebenfalls in die Waferverschiebebühne 34 integrierter Uniformitätssensor S3. Dieser ist dazu konfiguriert, die den Parameter P3 in Form einer Uniformität der Belichtungsstrahlung 38 in der Bildebene 28 zu messen und als Messwert MW3 an das Korrekturermittlungsmodul 62 zu übermitteln. Es können auch weitere Uniformitätssensoren zur Messung der Uniformität der Belichtungsstrahlung 38 in einer weiteren Ebene, wie etwa der Objektebene 18, vorgesehen sein. Weiterhin ist in der Retikelverschiebebühne 24 ein weiterer Uniformitätssensor S12 integriert. Dieser Sensor dient der Vermessung des Parameters P12 in Form einer Homogenität der Ausleuchtung des Objektfeldes in der Objektebene 19. Another of the measurement sensors is an image position sensor S2, which is also integrated into the wafer displacement platform 34, for measuring the parameter P2 in the form of an image position. This is configured to measure a position of an aerial image of a marking on the reticle 20 projected by the projection objective 26 in the image plane 28 and to transmit it to the correction determination module 62 as measured value MW2. The projected aerial image can, for example, have a line width which is typically of the order of the wavelength of the exposure radiation 38 . Another of the measurement sensors is a uniformity sensor S3 that is also integrated into the wafer displacement platform 34 . This is configured to measure the parameter P3 in the form of a uniformity of the exposure radiation 38 in the image plane 28 and to transmit it to the correction determination module 62 as measured value MW3. Further uniformity sensors for measuring the uniformity of the exposure radiation 38 in a further plane, such as the object plane 18, can also be provided. A further uniformity sensor S12 is also integrated in the reticle displacement stage 24 . This sensor is used to measure the parameter P12 in the form of a homogeneity of the illumination of the object field in the object plane 19.
Ein weiterer der Messsensoren ist ein ebenfalls in die Waferverschiebebühne 34 integrierter Streulichtsensor S4. Dieser ist dazu konfiguriert, den Parameter P4 in Form eines Streulichtanteils der Belichtungsstrahlung 38 in der Bildebene 28 zu messen und als Messwert MW4 an das Korrekturermittlungsmodul 62 zu übermitteln. Die Messung mittels des Streulichtsensors S4 kann auf dem Prinzip des sogenannten Kirk-Tests beruhen. Bei diesem Test wird eine Teststruktur mit einem isolierten dunklen Bereich, welcher in einem wesentlich größeren helleren Feld angeordnet ist, in der Objektebene 18 platziert. Dies erfolgt beispielsweise durch Anordnen eines geeigneten Testretikels in der Objektebene 18. Der Streulichtsensor S4 tastet den Bereich der Teststruktur in der Bildebene 28 ab und berechnet aus der im Bereich des Bildes des dunklen Bereichs gemessenen Intensität den Streulichtanteil. Another of the measurement sensors is a scattered light sensor S4 that is also integrated into the wafer displacement platform 34 . This is configured to measure the parameter P4 in the form of a scattered light component of the exposure radiation 38 in the image plane 28 and to transmit it to the correction determination module 62 as a measured value MW4. The measurement using the scattered light sensor S4 can be based on the principle of the so-called Kirk test. In this test, a test structure with an isolated dark area, which is arranged in a much larger lighter field, is placed in the object plane 18. This is done, for example, by arranging a suitable test reticle in the object plane 18. The scattered light sensor S4 scans the area of the test structure in the image plane 28 and calculates the scattered light component from the intensity measured in the area of the image of the dark area.
Ein weiterer der Messsensoren ist ein Temperatursensor S5, welcher in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform als Infrarotkamera konfiguriert ist und zur Messung des Parameters P5 in Form einer Temperaturverteilung auf der reflek- tiven Beschichtung 61 des Spiegels E3 dient. Die gemessene Temperaturverteilung wird als Messwert MW5 an das Korrekturermittlungsmodul 62 übermittelt. Alternativ oder zusätzlich können weitere Temperatursensoren zur Vermessung der jeweiligen Temperaturverteilung auf den Oberflächen anderer Spiegel im Projektionsobjektiv 26 und/oder in der Beleuchtungsoptik 16 vorgesehen sein. Darüber hinaus können ein oder mehrere Temperatursensoren zur jeweiligen Messung eines zeitlichen Verlaufs eines Temperaturwerts an einem bestimmten Ort vorgesehen sein. Ein derartiger Temperatursensor kann z.B. als Thermistor konfiguriert sein. Another of the measuring sensors is a temperature sensor S5, which is configured as an infrared camera in the embodiment shown in FIG. 1 and is used to measure the parameter P5 in the form of a temperature distribution on the reflective coating 61 of the mirror E3. The measured temperature distribution is transmitted to correction determination module 62 as measured value MW5. As an alternative or in addition, further temperature sensors can be provided for measuring the respective temperature distribution on the surfaces of other mirrors in the projection lens 26 and/or in the illumination optics 16 . About it In addition, one or more temperature sensors can be provided for the respective measurement of a time profile of a temperature value at a specific location. Such a temperature sensor can be configured as a thermistor, for example.
Ein weiterer der Messsensoren ist ein innerhalb des Projektionsobjektivs 26 angeordneter Drucksensor S6. Weiterhin oder alternativ können Drucksensoren auch an anderen Orten in der Projektionsbelichtungsanlage 10 angeordnet sein. Der Drucksensor S6 misst den Parameter P6 in Form des atmosphärischen Gasdrucks im Projektionsobjektiv 26 und übermittelt diesen als Messwert MW5 an das Korrekturermittlungsmodul 62. Darüber hinaus kann ein Gasanalysesensor S1 1 zur Ermittlung des Parameters P1 1 in Form der Gaszusammensetzung innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 10, etwa im Projektionsobjektiv 26, insbesondere zur Restgasanalyse vorgesehen sein. Another of the measurement sensors is a pressure sensor S6 arranged inside the projection lens 26 . Furthermore or alternatively, pressure sensors can also be arranged at other locations in the projection exposure system 10 . The pressure sensor S6 measures the parameter P6 in the form of the atmospheric gas pressure in the projection lens 26 and transmits this as a measured value MW5 to the correction determination module 62. In addition, a gas analysis sensor S1 1 can be used to determine the parameter P1 1 in the form of the gas composition within the projection exposure system 10, for example in Projection lens 26, be provided in particular for residual gas analysis.
Bei weiteren der Messsensoren handelt es sich um die Intensitätssensoren S7 und S8, welche zur Messung des Parameters P7 bzw. P8 in Form der Intensität der Belichtungsstrahlung 38 unmittelbar vor dem Spiegel E1 bzw. im Bereich der Zwischenfokusebene 42 in den Nutzstrahlengang 44 eingeschoben werden können. Das jeweilige Messergebnis, entweder in Form eines einzelnen Intensitätswerts oder in Form einer örtlichen Intensitätsverteilung, wie etwa einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung, wird als Messwert MW7 bzw. MW8 an das Korrekturermittlungsmodul 62 übermittelt. Die in Fig. 1 gezeigte Positionierung der Intensitätssensoren S7 und S8 ist lediglich exemplarisch zu verstehen. Die Intensitätssensoren S7 und S8 sowie ggf. weitere Intensitätssensoren können auch an anderen geeigneten Position im Nutzstrahlengang 44 angeordnet werden. Other measuring sensors are intensity sensors S7 and S8, which can be inserted into useful beam path 44 directly in front of mirror E1 or in the area of intermediate focal plane 42 to measure parameter P7 or P8 in the form of the intensity of exposure radiation 38. The respective measurement result, either in the form of an individual intensity value or in the form of a local intensity distribution, such as a two-dimensional intensity distribution, is transmitted to correction determination module 62 as measured value MW7 or MW8. The positioning of the intensity sensors S7 and S8 shown in FIG. 1 should only be understood as an example. Intensity sensors S7 and S8 and possibly other intensity sensors can also be arranged at other suitable positions in useful beam path 44 .
Ein weiterer der Messsensoren ist als Positionssensor S9 zum Bestimmen des Parameters P9 in Form der Position des Spiegels E1 ausgebildet. Die gemessene Position wird als Messwert MW9 an das Korrekturermittlungsmodul 62 übermittelt. Die gemessene Position kann Ortskoordinaten und/oder Winkelangaben zur Kippstellung des Spiegels E1 umfassen. Der Positionssensor S9 kann beispielsweise ein Encoder oder ein interferometrisches Abstandsmessgerät sein. Der Positionssensor S9 ist lediglich exemplarisch in Fig. 1 dargestellt. Weitere Positionssensoren dieser Art können zum Bestimmen der jeweiligen Position anderer Spiegel der Projektionsbelichtungsanlage 10 vorgesehen sein. Another of the measuring sensors is designed as a position sensor S9 for determining the parameter P9 in the form of the position of the mirror E1. The measured position is transmitted to correction determination module 62 as measured value MW9. The measured position can be location coordinates and/or angle information include tilting of the mirror E1. The position sensor S9 can be an encoder or an interferometric distance measuring device, for example. The position sensor S9 is only shown as an example in FIG. Additional position sensors of this type can be provided to determine the respective position of other mirrors of the projection exposure system 10 .
Ein weiterer der Messsensoren ist als Positionssensor S10 zum Bestimmen des Parameters P10 in Form der Position einer Facette 50 des Facettenspiegels 48 ausgebildet. Die gemessene Position wird als Messwert MW 10 an das Korrekturermittlungsmodul 62 übermittelt. Die gemessene Position kann Ortskoordinaten und/oder Winkelangaben zur Kippstellung der Facette 50 umfassen. Der Positionssensor S10 kann analog zum Positionssensor S9 beispielsweise ein Encoder oder ein interferometrisches Abstandsmessgerät sein. Der Positionssensor S10 ist lediglich exemplarisch in Fig. 1 dargestellt. Weitere Positionssensoren dieser Art können zum Bestimmen der jeweiligen Position weiterer Facetten 50 des Facettenspiegels 48 oder von Facetten des Facettenspiegels 52 vorgesehen sein. Another of the measurement sensors is designed as a position sensor S10 for determining the parameter P10 in the form of the position of a facet 50 of the facet mirror 48 . The measured position is transmitted to correction determination module 62 as measured value MW 10 . The measured position can include location coordinates and/or angle information for the tilt position of the facet 50. Analogous to the position sensor S9, the position sensor S10 can be an encoder or an interferometric distance measuring device, for example. The position sensor S10 is only shown as an example in FIG. Further position sensors of this type can be provided for determining the respective position of further facets 50 of facet mirror 48 or of facets of facet mirror 52 .
Die Messung mittels der Sensoren S1 bis S12 kann regelmäßig nach jeder Belichtung eines Wafers oder nach Belichtung eines kompletten Wafersatzes erfolgen. Die Messfrequenz mancher Sensoren kann auch höher sein als die Messfrequenz anderer Sensoren. The measurement using the sensors S1 to S12 can take place regularly after each exposure of a wafer or after exposure of a complete set of wafers. The measuring frequency of some sensors can also be higher than the measuring frequency of other sensors.
Aus den übermittelten Messwerten MW1 bis MW12, in jedem Fall aus mindestens zwei übermittelten Messwerten, ermittelt das Korrekturermittlungsmodul 62 eine Ausführvariante 64a eines Korrekturbefehls 64. Das Korrekturermittlungsmodul 62 umfasst dazu einen als maschinelles Lernverfahren konfigurierten Optimierungsalgorithmus 66, dessen Funktionsweise nachstehend mit Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert wird. Der Korrekturbefehl 64a umfasst eine Vielzahl von Korrekturmaßnahmen, in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform die Korrekturmaßnahmen KM1 bis KM12. Die Korrekturmaßnahmen KM1 bis KM5 sind Stellwegsvorgaben für die Manipulatoren M1 bis M5. Wie vorstehend erläutert, sind die Manipulatoren M1 bis M4 dazu konfiguriert, Starrkörperbewegungen an den Spiegeln E1 bis E4 auszuführen. Die Stellwegsvorgaben der Korrekturmaßnahmen KM1 bis KM4 geben damit die von den Manipulatoren M1 bis M4 auszuführenden Starrkörperbewegungen an. Die Stellwegsvorgabe der Korrekturmaßnahme KM5 gibt an, wie die Heizelemente 60 zu betreiben sind und damit welche Heizlastverteilung am Spiegel E5 einzustellen ist. The correction determination module 62 determines an execution variant 64a of a correction command 64 from the transmitted measured values MW1 to MW12, in any case from at least two transmitted measured values is explained. The correction command 64a comprises a multiplicity of corrective measures, in the embodiment illustrated in FIG. 1 the corrective measures KM1 to KM12. The corrective measures KM1 to KM5 are travel specifications for the manipulators M1 to M5. As discussed above, manipulators M1-M4 are configured to perform rigid body motions on mirrors E1-E4. The travel specifications of the corrective measures KM1 to KM4 thus specify the rigid body movements to be carried out by the manipulators M1 to M4. The travel specification of the corrective measure KM5 specifies how the heating elements 60 are to be operated and thus which heating load distribution is to be set at the mirror E5.
Die Korrekturmaßnahmen KM6 bis KM9 sind Anweisungen an die Belichtungssteuerungseinheit 58 zur Modifikation der von dieser ausgehenden Steuersignale C1 bis C4. Die Korrekturmaßnahmen KM6 und KM7 geben an, wie die von den Steuersignalen C1 und C2 gesteuerten Bewegungsabläufe der Retikelverschiebe- bühne 24 und der Waferverschiebebühne 34 während eines Belichtungsvorgangs zu korrigieren sind. Die Korrekturmaßnahmen KM8 und KM9 geben an, wie die von den Steuersignalen C3 und C4 vorgegebenen Einstellungen der Facettenspiegel 48 und 52 zu korrigieren sind, wodurch sich eine Korrektur des Beleuchtungssetting ergibt. The corrective measures KM6 to KM9 are instructions to the exposure control unit 58 to modify the control signals C1 to C4 emanating from it. The corrective measures KM6 and KM7 indicate how the movement sequences of the reticle displacement stage 24 and of the wafer displacement stage 34 controlled by the control signals C1 and C2 are to be corrected during an exposure process. The corrective measures KM8 and KM9 indicate how the settings of the facet mirrors 48 and 52 specified by the control signals C3 and C4 are to be corrected, resulting in a correction of the illumination setting.
Die Korrekturmaßnahme KM10 stellt eine manuell durchzuführende Reparaturanweisung dar. Darunter ist eine Anweisung zu verstehen, die eine geeignete Person, wie etwa ein Servicetechniker, an der Projektionsbelichtungsanlage 10 durchzuführen hat, um das Abbildungsverhalten zu verbessern. Eine derartige Reparaturanweisung kann beispielsweise den Austausch eines optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage 10 anordnen, beispielsweise des Umlenkspiegels 46, wie in Fig. 1 veranschaulicht. Neben dem Austausch anderer optischer Elemente kann eine derartige Reparaturanweisung beispielweise auch eine Reparatur mechanischer Module, wie etwa der Retikelverschiebebühne 24 oder der Waferverschiebebühne 34, anordnen. In einer nicht zeichnerisch dargestellten Ausführungsform der Projektionsbelichtungsanlage 10, weist die Beleuchtungsoptik 16 ein sogenanntes Beleuchtungs-CGH auf. Der Austausch eines solchen Beleuchtungs-CGHs kann ebenfalls Gegenstand der genannten Reparaturanweisung sein. Fig. 2 veranschaulicht die Funktionsweise des Korrekturermittlungsmoduls 62. Dieses ist dazu konfiguriert, mittels des Optimierungsalgorithmus 66 aus den Messwerten eines Messvektors 68m die Ausführvariante 68a des Korrekturbefehls 68 zu generieren. Dabei umfasst der Messvektor 68m Messwerte MW1 bis MWm der Parameter P1 bis Pm, im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind dies die Messwerte MW1 bis MW12 der Parameter P1 bis P12. Der Korrekturbefehl umfasst Angaben zu den Korrekturmaßnahmen KM1 bis KMm, im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind dies die Korrketurmaßnahmen KM1 bis KM12. The corrective measure KM10 represents a repair instruction to be carried out manually. This is to be understood as an instruction that a suitable person, such as a service technician, has to carry out on the projection exposure system 10 in order to improve the imaging behavior. Such a repair instruction can, for example, order the replacement of an optical element of the projection exposure system 10, for example the deflection mirror 46, as illustrated in FIG. In addition to the replacement of other optical elements, such a repair instruction can, for example, also order a repair of mechanical modules, such as the reticle transfer stage 24 or the wafer transfer stage 34 . In an embodiment of the projection exposure system 10 that is not shown in the drawing, the illumination optics 16 have a so-called illumination CGH. The replacement of such a lighting CGH can also be part of the repair instructions mentioned. 2 illustrates the mode of operation of the correction determination module 62. This is configured to use the optimization algorithm 66 to generate the execution variant 68a of the correction command 68 from the measured values of a measurement vector 68m. The measurement vector 68m includes measured values MW1 to MWm of the parameters P1 to Pm; in the exemplary embodiment according to FIG. 1 these are the measured values MW1 to MW12 of the parameters P1 to P12. The correction command includes information about the corrective measures KM1 to KMm; in the exemplary embodiment according to FIG. 1, these are the corrective measures KM1 to KM12.
Bei dem Optimierungsalgorithmus 66 handelt es sich um ein maschinelles Lernverfahren, d.h. um ein auf künstlicher Intelligenz beruhendes Lernverfahren, auf Grundlage eines künstlichen neuronalen Netzes mit mindestens fünf Schichten. Der Optimierungsalgorithmus 66 ist dazu eingerichtet, anhand einer Vielzahl von Anlern-Datensätzen 70 angelernt bzw. trainiert zu werden. Die Anlern-Datensätze 70 werden von einem Simulationsmodul 72 erzeugt und dem Optimierungsalgorithmus 66 vor Aufnahme des Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage 10 zur Verfügung gestellt. Gemäß einer Ausführungsform können neben den ursprünglich zur Verfügung gestellten Anlern-Datensätzen auch weitere Anlern- Datensätze 70 während des Belichtungsbetriebs vom Simulationsmodul 72 erzeugt und dem Optimierungsalgorithmus zur Verfügung 66 gestellt werden. The optimization algorithm 66 is a machine learning method, i.e. a learning method based on artificial intelligence, based on an artificial neural network with at least five layers. The optimization algorithm 66 is set up to be learned or trained using a large number of learning data sets 70 . The training data sets 70 are generated by a simulation module 72 and made available to the optimization algorithm 66 before the exposure operation of the projection exposure system 10 is started. According to one embodiment, in addition to the originally provided training data sets, further training data sets 70 can also be generated by the simulation module 72 during the exposure operation and made available 66 to the optimization algorithm.
Gemäß einer Ausführungsform wird beim Anlernen des Optimierungsalgorithmus 66 zumindest einer der vom Simulationsmodul 72 erzeugten Anlern-Datensätze 70 zurückgehalten. Nach Abschluss des Anlernvorgangs wird eine Lernkontrolle durchgeführt, bei der dem angelernten Optimierungsalgorithmus 66 der Anlernvektor 68I des mindestens einen zurückgehaltenen Anlerndatensatz 70 zur Verfügung stellt wird. Der Optimierungsalgorithmus 66 ermittelt daraus eine Kontrollvariante des Korrekturbefehls 64, welche dann mit der im betreffenden Anlern-Datensatz 70 enthaltenen Anlernvariante 64I des Korrekturbefehls 64 verglichen wird. Im Fall weitgehender Übereinstimmung wird der Anlernvorgang als erfolgreich angesehen und der angelernte Optimierungsalgorithmus 66 wird zur Verwendung im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage 10 freigegeben. Im Fall, in dem keine ausreichende Übereinstimmung besteht, werden weitere An- lern-Datensätze vom Simulationsmodul 72 erzeugt und der Anlernvorgang wird mit diesen fortgesetzt. According to one embodiment, at least one of the training data sets 70 generated by the simulation module 72 is retained during the training of the optimization algorithm 66 . After completion of the learning process, a learning check is carried out, in which the learning vector 68I of the at least one retained learning data record 70 is made available to the learned optimization algorithm 66 . From this, the optimization algorithm 66 determines a control variant of the correction command 64 which is then compared with the training variant 64I of the correction command 64 contained in the training data record 70 in question. In the case of extensive agreement, the learning process is regarded as successful and the learned optimization algorithm 66 is released for use in the exposure mode of the projection exposure system 10 . In the event that there is insufficient agreement, further training data records are generated by the simulation module 72 and the training process is continued with these.
Das Simulationsmodul 72 kann Teil der Projektionsbelichtungsanlage 10 oder unabhängig davon sein. Das Simulationsmodul 72 simuliert verschiedene, mit dem Bezugszeichen 74 versehene, Systemzustände SZj der Projektionsbelichtungsanlage 10 und ermittelt zu jedem der Systemzustände SZj einen Anlerndatensatz 70. Jeder Anlerndatensatz 70 umfasst einen Anlernvektor 68I bezüglich der Parameter P1 bis Pm sowie eine Anlernvariante 64I eines Korrekturbefehls 64. Der Anlernvektor 68a umfasst Anlernwerte AW1 bis AWm der Paramameter P1 bis Pm, im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind das die Anlernwerte AW1 bis AW12 der Parameter P1 bis P12. Die Anlernwerte AW1 bis AWm des Anlernvektors 68I entsprechen dahingehend den Messwerten MW1 bis MWm des Messvektors 68m, dass sie jeweils Werte zu den Parametern P1 bis Pm betreffen. Die Anlernwerte AW1 bis AWm unterscheiden sich nur dahingehend von den Messwerten MW1 bis MWm, dass die Anlernwerte durch Simulation der betreffenden Systemzustände 74 mittels des Simulationsmoduls 72 für die betreffenden Parameter ermittelt werden, während die Messwerte durch Messung der Parameter an der realen Projektionsbelichtungsanlage 10 bestimmt werden. The simulation module 72 can be part of the projection exposure system 10 or be independent of it. The simulation module 72 simulates various system states SZj of the projection exposure system 10, provided with the reference symbol 74, and determines a training data record 70 for each of the system states SZj Learning vector 68a comprises learning values AW1 to AWm of parameters P1 to Pm, in the exemplary embodiment according to FIG. 1 these are learning values AW1 to AW12 of parameters P1 to P12. The learning values AW1 to AWm of the learning vector 68I correspond to the measured values MW1 to MWm of the measuring vector 68m in that they each relate to values for the parameters P1 to Pm. The training values AW1 to AWm differ from the measured values MW1 to MWm only in that the training values are determined by simulating the relevant system states 74 using the simulation module 72 for the relevant parameters, while the measured values are determined by measuring the parameters on the real projection exposure system 10 .
Die verschiedenen Systemzustände 74, welche im Simulationsmodul 72 simuliert werden, können durch eine oder mehrere der nachfolgend aufgeführten Zustandsparameter 76 definiert werden: Zunächst können verschiedene Zeitpunkte ti im Belichtungsvorgang der Projektionsbelichtungsanlage 10 als Zustandsparameter 76-1 dienen. Das heißt, der jeweilige Systemzustand SZj der Projektionsbelichtungsanlage 10 wird an unterschiedlichen Zeitpunkten ti, t2, ta etc. im zeitlichen Ablauf der Belichtung eines Wafers 30 oder eines Satzes an Wafern 30 berechnet. So werden beispielsweise die über den zeitlichen Verlauf der Belichtung erfolgende Aufheizung, und ggf. Abkühlung in Belichtungsunterbrechungen, von Spiegelelementen E1 bis E4 des Projektionsobjektivs 26 sowie ggf. unterschiedli- ehe mechanische Zustände der Retikelverschiebebühne 24 und der Waferverschiebebühne 34 berücksichtigt. Mit anderen Worten können die Anlern-Datensätze 70 eine zeitliche Entwicklung der Anlernwerte AW1 bis AWm umfassen. Der Optimierungsalgorithmus 66 ist dann insbesondere dazu konfiguriert, bei der Generierung des Korrekturbefehls 64a eine zeitliche Entwicklung des Messwerte MW1 bis MWm zu berücksichtigen. The various system states 74, which are simulated in the simulation module 72, can be defined by one or more of the state parameters 76 listed below: First, various points in time ti in the exposure process of the projection exposure system 10 can serve as state parameters 76-1. This means that the respective system state SZj of the projection exposure system 10 is calculated at different points in time t 1 , t 2 , ta etc. in the time course of the exposure of a wafer 30 or a set of wafers 30 . For example, the heating that takes place over the course of exposure over time, and possibly cooling in exposure interruptions, of mirror elements E1 to E4 of the projection lens 26 and possibly different before mechanical conditions of the reticle transfer stage 24 and the wafer transfer stage 34 are taken into account. In other words, the training data records 70 can include a time development of the training values AW1 to AWm. The optimization algorithm 66 is then configured in particular to take into account a temporal development of the measured values MW1 to MWm when generating the correction command 64a.
Weiterhin können unterschiedliche Strukturtypen von abzubildenden Maskenstrukturen 21 als weitere Zustandsparameter 76-2 zur Definition der Systemzustände SZj dienen. So kann etwa die Abbildung mittels der folgenden Strukturtypen simuliert werden: dichte vertikale Linien, dichte horizontale Linien, isolierte vertikale Linien, isolierte horizontale Linien, dichte Punktstrukturen und/oder isolierte Punktstrukturen. Furthermore, different structure types of mask structures 21 to be imaged can serve as further state parameters 76-2 for defining the system states SZj. For example, imaging may be simulated using the following texture types: dense vertical lines, dense horizontal lines, isolated vertical lines, isolated horizontal lines, dense dot structures, and/or isolated dot structures.
Weiterhin können verschiedene Fehlerereignisse FE1 , FE2, etc. in Bezug auf die Projektionsbelichtungsanlage 10 als weitere Zustandsparameter 76-3 zur Definition der Systemzustände SZj dienen. Ein derartiges Fehlerereignis kann beispielsweise durch den Eintritt von Gas in den Nutzstrahlengang 44 gegeben sein, woraufhin es möglich ist, dass beispielsweise interferometrische Positionssensoren fehlerhafte Messwerte liefern, welche zu Fehlpositionierungen von Spiegeln im Nutzstrahlengang 44 führen können. Furthermore, various error events FE1, FE2, etc. in relation to the projection exposure system 10 can serve as further state parameters 76-3 for defining the system states SZj. Such an error event can be given, for example, by the entry of gas into the useful beam path 44, whereupon it is possible that interferometric position sensors, for example, deliver erroneous measured values, which can lead to incorrect positioning of mirrors in the useful beam path 44.
Weiterhin können einzelne oder mehrere der Parameter P1 bis Pm als Zustandsparameter 76-4 dienen, denen dann bestimmte Werte zur Simulation der Systemzustände SZj zugewiesen werden. Darüber hinaus können auch Einstellungen bezüglich der Steuersignale C1 bis C4 als Zustandsparameter 76-5 dienen. Durch Wahl unterschiedlicher Einstellungen der Steuersignale C1 und C2 können unterschiedliche Betriebsmodi der Retikelverschiebebühne 24 und der Waferverschiebebühne 34 simuliert werden. Durch Wahl der Einstellungen für die Steuersignale C3 und C4 können unterschiedliche Beleuchtungssettings simuliert werden. Fig. 3 veranschaulicht eine Ausführungsform mit einer alternativen Funktionsweise des Korrekturermittlungsmoduls 62 sowie des Simulationsmoduls 72. Diese Ausführungsform unterscheidet sich darin von der Ausführungsform gemäß Fig. Furthermore, one or more of the parameters P1 to Pm can serve as status parameters 76-4, to which specific values for simulating the system statuses SZj are then assigned. In addition, settings relating to the control signals C1 to C4 can also serve as status parameters 76-5. By choosing different settings for the control signals C1 and C2, different operating modes of the reticle transfer stage 24 and the wafer transfer stage 34 can be simulated. Different lighting settings can be simulated by selecting the settings for the control signals C3 and C4. FIG. 3 illustrates an embodiment with an alternative mode of operation of the correction determination module 62 and of the simulation module 72. This embodiment differs from the embodiment according to FIG.
2, dass das Simulationsmodul 72 zunächst als Ergebnis der Simulation des jeweiligen Systemzustands 74 lediglich den Anlernvektor 681 an das Korrekturermittlungsmodul 62 übermittelt. Dieses ermittelt dann mittels des Optimierungsalgorithmus 66 eine Anlernvariante 641 des Korrekturbefehls, auch Anlern-Korrekturbefehl 641 bezeichnet, und sendet diese wieder an das Simulationsmodul 72 zurück mit der Frage, ob der Anlern-Korrekturbefehl 641 zur Fehlerkorrektur des simulierten Systemzustandes 74 geeignet oder nicht geeignet ist. Das Simulationsmodul 72 gibt auf diese Frage eine entsprechende Rückmeldung 80 an das Korrekturermittlungsmodul 62. Diese Rückmeldung 80 enthält entweder die Antwort „Ja“ (Y) oder „Nein“ (N) auf die vorstehende Frage. Alternativ oder zusätzlich kann die Rückmeldung 80 auch eine quantitative Bewertung in Form eines Skalarwerts einer Zielfunktion umfassen. Der in dieser Ausführungsform für den betreffenden Systemzustand 74 an das Korrekturermittlungsmodul 62 zum Anlernen des Optimierungsalgorithmus 66 übermittelte Anlern-Datensatz 70 umfasst damit effektiv den Anlernvektor 681 sowie die zugehörige Rückmeldung 80, welche in diesem Text auch als eine Angabe zu der vom Korrekturermittlungsmodul 62 ermittelten Anlernvariante 641 des Korrekturbefehls 64 bezeichnet wird. 2 that the simulation module 72 initially only transmits the training vector 681 to the correction determination module 62 as the result of the simulation of the respective system state 74 . This then uses the optimization algorithm 66 to determine a training variant 641 of the correction command, also referred to as a training correction command 641, and sends this back to the simulation module 72 with the question of whether the training correction command 641 is suitable for error correction in the simulated system state 74 or not . In response to this question, the simulation module 72 sends corresponding feedback 80 to the correction determination module 62. This feedback 80 contains either the answer “Yes” (Y) or “No” (N) to the above question. Alternatively or additionally, the feedback 80 can also include a quantitative evaluation in the form of a scalar value of a target function. The training data set 70 transmitted in this embodiment for the relevant system state 74 to the correction determination module 62 for training the optimization algorithm 66 thus effectively includes the training vector 681 and the associated feedback 80, which in this text is also used as an indication of the training variant determined by the correction determination module 62 641 of the correction command 64 is designated.
Im Fall, in dem die Rückmeldung 80 die Antwort „Nein“ aufweist, kann der Optimierungsalgorithmus 66 ggf. einen verbesserten Anlern-Korrekturbefehl 641 ermitteln, wozu wiederum eine Rückmeldung 80 vom Simulationsmodul 72 erfolgt. Dieser Prozess wird solange wiederholt, bis die vom Simulationsmodul 72 gegebene Rückmeldung 80 die Antwort „Ja“ enthält. In the case in which the feedback 80 has the answer “no”, the optimization algorithm 66 can, if necessary, determine an improved training correction command 641, for which purpose a feedback 80 from the simulation module 72 in turn takes place. This process is repeated until the feedback 80 provided by the simulation module 72 contains a "yes" answer.
In Fig. 4 werden beispielhaft Messergebnisse des Wellenfrontsensors S1 anhand von Fehlerverteilungen der Zernike-Koeffizienten Z2 bis Z7 im Bereich des Belichtungsschlitzes der Projektionsbelichtungsanlage 10 veranschaulicht. Dabei handelt es sich in linken Abschnitt von Fig. 4 um Messergebnisse von thermal bewirkten Bildfehlern 78t, d.h. Bildfehlern, die auf inhomogene Temperaturverteilungen auf einem oder mehreren der Spiegel E1 bis E4 zurückgehen, und im rechten Abschnitt von Fig. 4 um Messergebnisse von durch Starrkörperbewegungen der Spiegel E1 bis E4 bewirkten Bildfehlern 78s. Wie aus der Darstellung von Fig. 4 ersichtlich, sind in den hier gewählten Ausführungsbeispielen die Fehlerverteilungen der Zernike-Koeffizienten Z2 bis Z6 für die Bildfehler 78t und 78s nahezu identisch, lediglich die Fehlerverteilungen des Zernike-Koeffizienten Z7 zeigen signifikante Unterschiede. Dieses Ausführungsbeispiel veranschaulicht den Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahme, Messwerte (vgl. MW1 bis MW12) mehrerer, die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage 10 beeinflussender, Parameter (vgl. P1 bis P1 ) zu erheben und dem Optimierungsalgorithmus 66 zur Ermittlung des Korrekturbefehls 64a zur Verfügung zu stellen. In FIG. 4, measurement results of the wavefront sensor S1 are illustrated by way of example using error distributions of the Zernike coefficients Z2 to Z7 in the area of the exposure slit of the projection exposure system 10. The left-hand section of FIG. 4 relates to measurement results of thermally induced image errors 78t, ie image errors which are due to inhomogeneous temperature distributions on one or more of the mirrors E1 to E4, and in the right-hand section of FIG. 4 to measurement results of image errors 78s caused by rigid-body movements of the mirrors E1 to E4. As can be seen from the illustration in FIG. 4, the error distributions of the Zernike coefficients Z2 to Z6 for the image errors 78t and 78s are almost identical in the exemplary embodiments chosen here, only the error distributions of the Zernike coefficient Z7 show significant differences. This exemplary embodiment illustrates the advantage of the measure according to the invention of measuring measured values (cf. MW1 to MW12) of several parameters (cf. P1 to P1) influencing the imaging quality of the projection exposure system 10 and making them available to the optimization algorithm 66 for determining the correction command 64a.
Würden dem Optimierungsalgorithmus nämlich lediglich die Messwerte MW1 des Wellenfrontsensors S1 in Form von Fehlerverteilungen der Zernike-Koeffizienten zur Verfügung gestellt, könnte dieser zumindest bei dem in Fig. 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel nicht eindeutig erkennen, welche Ursache den Bildfehlern zugrunde liegt, nämlich ob die Ursache thermaler Art ist, durch Starrkörperverschiebungen der Spiegel E1 bis E2 begründet ist oder ob eine Kombination beider Ursachen vorliegt. Damit würde der Optimierungsalgorithmus 66 ggf. nicht den optimalen Korrekturbefehl ermitteln. Aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung von Messwerten mehrerer Parameter, ggf. auch von Messwerten, welche Spiegelpositionen spezifizieren (vgl. Positionssensoren S9 und S10), kann der Optimierungsalgorithmus 66 mit einer hohen Erfolgsrate implizit die tatsächlichen Ursachen für die Bildfehler berücksichtigen und damit einen entsprechend wirksamen Korrekturbefehl 64a ermitteln. If only the measured values MW1 of the wavefront sensor S1 were made available to the optimization algorithm in the form of error distributions of the Zernike coefficients, it would not be able to clearly identify the cause of the image errors, at least in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 4, namely whether the cause is thermal type is caused by rigid body displacements of the mirrors E1 to E2 or whether a combination of both causes is present. As a result, the optimization algorithm 66 might not determine the optimum correction command. Due to the use according to the invention of measured values of several parameters, possibly also of measured values that specify mirror positions (cf. position sensors S9 and S10), the optimization algorithm 66 can implicitly take into account the actual causes of the image errors with a high success rate and thus issue a correspondingly effective correction command 64a determine.
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein. The above description of exemplary embodiments, embodiments or embodiment variants is to be understood as an example. The disclosure thus made will enable those skilled in the art to understand the present invention and the advantages attendant thereto, while also encompassing variations and modifications to the described structures and methods that would become apparent to those skilled in the art. Therefore, all such Variations and modifications insofar as they come within the scope of the invention as defined in the appended claims, and equivalents, are to be covered by the protection of the claims.
Bezugszeichenliste Reference List
10 Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie10 projection exposure system for microlithography
12 Beleuchtungssystem 12 lighting system
14 Strahlungsquelle 14 radiation source
16 Beleuchtungsoptik 16 illumination optics
18 Objektebene 18 object level
20 Retikel 20 reticles
22 Retikelhalter 22 reticle holders
24 Retikelverschiebebühne 24 reticle transfer stage
25 Scanrichtung 25 scan direction
26 Projektionsobjektiv 26 projection lens
28 Bildebene 28 image plane
30 Wafer 30 wafers
32 Waferhalter 32 wafer holders
34 Waferverschiebebühne 34 wafer transfer stage
36 Waferscanrichtung 36 wafer scan direction
38 Belichtungsstrahlung 38 exposure radiation
40 Kollektor 40 collector
42 Zwischenfokusebene 42 intermediate focal plane
44 Nutzstrahlengang 44 useful beam path
46 Umlenkspiegel 46 deflection mirrors
48 erster Facettenspiegel 48 first facet mirror
50 Facette 50 facet
52 zweiter Facettenspiegel 52 second facet mirror
54 Facette 54 facet
56 Kippachse 56 tilt axis
58 Belichtungssteuerungseinheit 58 exposure control unit
60 Heizelement 60 heating element
61 reflektive Beschichtung 61 reflective coating
62 Korrekturermittlungsmodul 62 correction determination module
64 Korrekturbefehl 64a Ausführvariante eines Korrekturbefehls 64 correction command 64a Execution variant of a correction command
641 Anlernvariante eines Korrekturbefehls 641 Learning variant of a correction command
66 Optimierungsalgorithmus 66 optimization algorithm
68m Messvektor 68m measurement vector
681 Anlernvektor 681 training vector
70 Anlern-Datensätze 70 training records
72 Simulationsmodul 72 simulation module
74 Systemzustände 74 system states
76 Zustandsparameter 76 state parameters
78t thermal bewirkte Bildfehler 78t thermal caused image errors
78s durch Starrkörperbewegungen bewirkte Bildfehler78s Image artifacts caused by rigid body motion
80 Rückmeldung 80 feedback
C1-C4 Steuersignale C1-C4 control signals
E1 -E4 Spiegel des Projektionsobjektivs E1 -E4 mirror of the projection lens
KM1 -KM12 Korrekturmaßnahmen KM1 -KM12 corrective actions
MW1 - MW12 Messwerte MW1 - MW12 measured values
M1 -M5 Manipulatoren M1 -M5 manipulators
P1-P12 Parameter P1-P12 parameters
51 Wellenfrontsensor 51 wavefront sensor
52 Bildlagensensor 52 image position sensor
53 Uniformitätssensor 53 uniformity sensor
54 Streulichtsensor 54 scattered light sensor
55 Temperatursensor 55 temperature sensor
56 Drucksensor 56 pressure sensor
57 Intensitätssensor 57 intensity sensor
58 Intensitätssensor 58 intensity sensor
59 Positionssensor 59 position sensor
510 Positionssensor 510 position sensor
511 Gasanalysesensor 511 gas analysis sensor
512 Uniformitätssensor 512 uniformity sensor

Claims

37 Ansprüche 37 claims
1. Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie zum Abbilden von Maskenstrukturen auf ein Substrat mit einem Korrekturermittlungsmodul, welches dazu konfiguriert ist, eine Ausführvariante eines Korrekturbefehls, welcher mindestens eine Korrekturmaßnahme bezüglich der Projektionsbelichtungsanlage angibt, zu erzeugen, wobei das Korrekturermittlungsmodul dazu konfiguriert ist, die Ausführvariante des Korrekturbefehls mittels eines Optimierungsalgorithmus aus Messwerten von eine Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage beeinflussenden Parametern zu generieren, wobei die Messwerte mittels mindestens zwei verschiedener Messsensoren ermittelt sind, und wobei der Optimierungsalgorithmus als maschinelles Lernverfahren konfiguriert ist, welches dazu eingerichtet ist, anhand einer Vielzahl von Anlern-Datensätzen, welche jeweils Anlernwerte der die Abbildungsqualität beeinflussenden Parameter und eine Angabe zu einer, den jeweiligen Anlernwerten zugeordneten, Anlernvariante des Korrekturbefehls umfassen, angelernt zu werden. 1. Projection exposure system for microlithography for imaging mask structures on a substrate with a correction determination module which is configured to generate an embodiment variant of a correction command which specifies at least one corrective measure with regard to the projection exposure system, the correction determination module being configured to determine the execution variant of the correction command using an optimization algorithm to generate measured values from parameters influencing an imaging quality of the projection exposure system, the measured values being determined using at least two different measuring sensors, and the optimization algorithm being configured as a machine learning method which is set up to use a large number of training data sets which each include training values of the parameters influencing the imaging quality and an indication of a training variant of the correction command assigned to the respective training values.
2. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1 , welche weiterhin mehrere optische Elemente zum Beleuchten und Abbilden der Maskenstrukturen auf das Substrat umfasst, wobei die Korrekturmaßnahme mindestens eines der optischen Elemente betrifft. 2. Projection exposure system according to claim 1, which further comprises a plurality of optical elements for illuminating and imaging the mask structures onto the substrate, wherein the corrective measure relates to at least one of the optical elements.
3. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 2, wobei die Projektionsbelichtungsanlage mindestens einen Manipulator umfasst, welcher dazu konfiguriert ist, eine optische Wirkung mindestens eines der optischen Elemente durch Manipulation einer Eigenschaft des optischen Elements entlang eines Stellwegs zu verändern, und der Korrekturbefehl eine Stellwegsvorgabe für den Manipulator umfasst. 3. The projection exposure system as claimed in claim 2, wherein the projection exposure system comprises at least one manipulator which is configured to change an optical effect of at least one of the optical elements by manipulating a property of the optical element along a travel, and the correction command comprises a travel specification for the manipulator .
4. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, 38 wobei der Korrekturbefehl in dem Fall, in dem eine automatisiert durchführbare Korrektur als nicht angemessen angesehen wird, eine manuell durchzuführende Reparaturanweisung umfasst. 4. Projection exposure system according to one of the preceding claims, 38 wherein the correction command comprises repair instructions to be carried out manually in the event that a correction that can be carried out automatically is not considered appropriate.
5. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Angabe zu der Anlernvariante des Korrekturbefehls in mindestens einem der Anlern-Datensätze die betreffende Anlernvariante selbst umfasst. 5. Projection exposure system according to one of the preceding claims, wherein the information on the training variant of the correction command in at least one of the training data records includes the relevant training variant itself.
6. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Angabe zu der Anlernvariante des Korrekturbefehls eine Rückmeldung über die Eignung einer vom Optimierungsalgorithmus anhand der Anlernwerte ermittelten Anlernvariante des Korrekturbefehls umfasst. 6. Projection exposure system according to one of the preceding claims, wherein the information on the training variant of the correction command includes feedback on the suitability of a training variant of the correction command determined by the optimization algorithm using the training values.
7. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Messsensoren einen Wellenfrontsensor sowie einen Temperatursensor umfassen. 7. Projection exposure system according to one of the preceding claims, in which the measuring sensors comprise a wavefront sensor and a temperature sensor.
8. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Messsensoren mindestens zwei Elemente aus der einen Wellenfrontsensor, einen Temperatursensor, einen Drucksensor, mindestens einen im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage angeordneten Intensitätssensor, einen Sensor zur Bestimmung einer Position und/oder einer Orientierung eines der optischen Elemente und einen Sensor zur Ermittlung der Gaszusammensetzung aufweisenden Gruppe umfassen. 8. Projection exposure system according to one of the preceding claims, wherein the measurement sensors comprise at least two elements from a wavefront sensor, a temperature sensor, a pressure sensor, at least one intensity sensor arranged in the beam path of the projection exposure system, a sensor for determining a position and/or an orientation of one of the optical elements and a sensor for determining the group having the gas composition.
9. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8, wobei der mindestens eine Intensitätssensor ein oder mehrere Elemente aus der einen Bildlagensensor, einen Uniformitätssensor, einen Streulichtsensor und einen Sensor zur Messung eines Reflexionsvermögens eines optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage aufweisenden Gruppe umfasst. 9. The projection exposure system as claimed in claim 8, wherein the at least one intensity sensor comprises one or more elements from the group comprising an image position sensor, a uniformity sensor, a scattered light sensor and a sensor for measuring a reflectivity of an optical element of the projection exposure system.
10. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei dem Optimierungsalgorithmus ein künstliches neuronales Netz mit mindestens fünf Schichten zugrunde liegt. 10. Projection exposure system according to one of the preceding claims, where the optimization algorithm is based on an artificial neural network with at least five layers.
11 . Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Anlern-Datensätze eine zeitliche Entwicklung der Anlernwerte umfassen und der Optimierungsalgorithmus dazu konfiguriert ist, bei der Generierung des Korrekturbefehls eine zeitliche Entwicklung der Messwerte zu berücksichtigen. 11 . Projection exposure system according to one of the preceding claims, wherein the training data records include a time development of the training values and the optimization algorithm is configured to take into account a time development of the measured values when generating the correction command.
12. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welches weiterhin ein Simulationsmodul umfasst, welches dazu konfiguriert ist, durch Simulation verschiedener Systemzustände der Projektionsbelichtungsanlage die Anlern-Datensätze zu ermitteln. 12. Projection exposure system according to one of the preceding claims, which further comprises a simulation module, which is configured to determine the training data sets by simulating different system states of the projection exposure system.
13. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, bei der das Simulationsmodul dazu konfiguriert ist, Systemzustände zu simulieren, welche durch verschiedene Zeitpunkte im Belichtungsvorgang der Projektionsbelichtungsanlage, durch verschiedene Fehlerereignisse in Bezug auf die Projektionsbelichtungsanlage, durch verschiedene Werte für die eine Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage beeinflussenden Parameter und/oder durch verschiedene Konfigurationen der abzubildenden Maskenstrukturen definiert sind. 13. The projection exposure system as claimed in claim 12, in which the simulation module is configured to simulate system states which are caused by different points in time in the exposure process of the projection exposure system, by different error events in relation to the projection exposure system, by different values for the parameters influencing an imaging quality of the projection exposure system and/or or are defined by different configurations of the mask structures to be imaged.
14. Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie zum Abbilden von Maskenstrukturen auf ein Substrat, mit den Schritten: 14. A method for operating a projection exposure system for microlithography for imaging mask structures on a substrate, with the steps:
- Anlernen eines als maschinelles Lernverfahren konfigurierten Optimierungsalgorithmus anhand einer Vielzahl von Anlern-Datensätzen, welche jeweils Anlernwerte von eine Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage beeinflussenden Parametern und eine Angabe zu einer, den jeweiligen Anlernwerten zugeordneten, Anlernvariante eines Korrekturbefehls umfassen, wobei der Korrekturbefehl mindestens eine Korrekturmaßnahme bezüglich der Projektionsbelichtungsanlage vorgibt, - Ermitteln von Messwerten der die Abbildungsqualität beeinflussenden Parameter mittels mindestens zwei verschiedener Messsensoren, sowie - Learning an optimization algorithm configured as a machine learning method using a large number of learning data sets, each of which includes learning values of parameters influencing an imaging quality of the projection exposure system and information on a learning variant of a correction command assigned to the respective learning values, the correction command including at least one corrective measure with regard to the projection exposure system specifies, - Determination of measured values of the parameters influencing the imaging quality by means of at least two different measuring sensors, and
- Erzeugen einer Ausführvariante des Korrekturbefehls aus den Messwerten mittels des angelernten Optimierungsalgorithmus. - Generation of an execution variant of the correction command from the measured values using the learned optimization algorithm.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem nach dem Anlernen des Optimierungsalgorithmus eine Lernkontrolle erfolgt. 15. The method as claimed in claim 14, in which a learning check takes place after the learning of the optimization algorithm.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem die Anlern-Datensätze durch Simulation verschiedener Systemzustände der Projektionsbelichtungsanlage ermittelt werden. 16. The method as claimed in claim 14 or 15, in which the training data sets are determined by simulating various system states of the projection exposure system.
PCT/EP2022/084227 2021-12-10 2022-12-02 Projection exposure apparatus comprising a correction determination module WO2023104658A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021214139.0 2021-12-10
DE102021214139.0A DE102021214139A1 (en) 2021-12-10 2021-12-10 Projection exposure system with a correction determination module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023104658A1 true WO2023104658A1 (en) 2023-06-15

Family

ID=84387955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/084227 WO2023104658A1 (en) 2021-12-10 2022-12-02 Projection exposure apparatus comprising a correction determination module

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021214139A1 (en)
WO (1) WO2023104658A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573978B1 (en) 1999-01-26 2003-06-03 Mcguire, Jr. James P. EUV condenser with non-imaging optics
US20060132747A1 (en) 2003-04-17 2006-06-22 Carl Zeiss Smt Ag Optical element for an illumination system
DE102008009600A1 (en) 2008-02-15 2009-08-20 Carl Zeiss Smt Ag Facet mirror e.g. field facet mirror, for use as bundle-guiding optical component in illumination optics of projection exposure apparatus, has single mirror tiltable by actuators, where object field sections are smaller than object field
WO2010034674A1 (en) 2008-09-25 2010-04-01 Carl Zeiss Smt Ag Projection exposure apparatus with optimized adjustment possibility
WO2016087388A1 (en) * 2014-12-02 2016-06-09 Asml Netherlands B.V. Lithographic method and apparatus
US20180074303A1 (en) 2015-04-14 2018-03-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Imaging optical unit and projection exposure unit including same
DE102016225899A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-21 Carl Zeiss Smt Gmbh Method and apparatus for modifying imaging properties of an optical system for microlithography
US20210116822A1 (en) * 2019-10-21 2021-04-22 United Microelectronics Corp. Control equipment and control method of stepper

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573978B1 (en) 1999-01-26 2003-06-03 Mcguire, Jr. James P. EUV condenser with non-imaging optics
US20060132747A1 (en) 2003-04-17 2006-06-22 Carl Zeiss Smt Ag Optical element for an illumination system
EP1614008B1 (en) 2003-04-17 2009-12-02 Carl Zeiss SMT AG Optical element for a lighting system
DE102008009600A1 (en) 2008-02-15 2009-08-20 Carl Zeiss Smt Ag Facet mirror e.g. field facet mirror, for use as bundle-guiding optical component in illumination optics of projection exposure apparatus, has single mirror tiltable by actuators, where object field sections are smaller than object field
WO2010034674A1 (en) 2008-09-25 2010-04-01 Carl Zeiss Smt Ag Projection exposure apparatus with optimized adjustment possibility
DE102008042356A1 (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Carl Zeiss Smt Ag Projection exposure system with optimized adjustment option
WO2016087388A1 (en) * 2014-12-02 2016-06-09 Asml Netherlands B.V. Lithographic method and apparatus
US20180074303A1 (en) 2015-04-14 2018-03-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Imaging optical unit and projection exposure unit including same
DE102016225899A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-21 Carl Zeiss Smt Gmbh Method and apparatus for modifying imaging properties of an optical system for microlithography
US20210116822A1 (en) * 2019-10-21 2021-04-22 United Microelectronics Corp. Control equipment and control method of stepper

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021214139A1 (en) 2023-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004035595B4 (en) Method for adjusting a projection objective
DE10258715B4 (en) Method for producing an optical imaging system
DE102015206448B4 (en) Control device for controlling at least one manipulator of a projection objective, adjusting device and method for controlling at least one manipulator
DE102010029651A1 (en) Method for operating a microlithographic projection exposure apparatus with correction of aberrations induced by rigorous effects of the mask
EP2382510B1 (en) Illumination system for microlithography
DE102006039895A1 (en) Method for correcting image changes produced by intensity distributions in optical systems and corresponding optical system
DE102010038748A1 (en) Method for producing a mirror with at least two mirror surfaces, mirrors of a microlithography projection exposure apparatus and projection exposure apparatus
WO2016184571A2 (en) Measuring method and measuring arrangement for an imaging optical system
DE102015209051B4 (en) Projection objective with wavefront manipulator as well as projection exposure method and projection exposure apparatus
DE102012212757A1 (en) METHOD FOR OPERATING A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE PLANT
DE102012202536A1 (en) Projection exposure method and projection exposure apparatus for microlithography
DE102012212194B4 (en) Microlithographic projection exposure apparatus and method for modifying an optical wavefront in a catoptric objective of such a system
DE102007000981A1 (en) Apparatus and method for measuring structures on a mask and for calculating the structures resulting from the structures in a photoresist
DE102007058158A1 (en) Projection exposure system e.g. step-and-scan system, for semiconductor lithography, has optical element e.g. lens, manipulated by actuator of manipulator e.g. Alvarez-element, where manipulator is designed in exchangeable manner
EP4336139A1 (en) Method for calibrating a spherical wave and test system for interferometrically determining the surface shape of a test object
WO2021160583A1 (en) Projection exposure apparatus with a thermal manipulator
DE102015209173A1 (en) METHOD FOR PRODUCING AN OBJECTIVE FOR A LITHOGRAPHIC SYSTEM AND MEASURING DEVICE
DE102011006003A1 (en) Illumination optics for use in extreme UV-projection exposure system to illuminate illuminating field in reticle plane for manufacturing microstructured component, has aperture diaphragm adapting main beam direction relative to field
WO2023104658A1 (en) Projection exposure apparatus comprising a correction determination module
DE102016205987B4 (en) Projection exposure apparatus with at least one manipulator and method for controlling a projection exposure apparatus
WO2018114816A1 (en) Method for positioning a component of an optical system
DE102021202909A1 (en) Measuring device for interferometric measuring of a surface shape
DE102010003167A1 (en) Method for operating microlithographic projection lighting apparatus, involves arranging mask in object plane of projection objective, where lighting setting, adjusted in lighting device, is changed dynamically
DE102017217680A1 (en) Projection objective with a measuring beam path
DE102017202930A1 (en) Method for controlling a lighting dose of illumination of an object field of a projection exposure apparatus and projection exposure apparatus for carrying out the method

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22817792

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1