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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswerten von Messwerten mindestens einer Aberration eines Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.
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Zur Gewährleistung einer möglichst präzisen Abbildung von Maskenstrukturen auf ein Substrat wird ein Projektionsobjektiv mit möglichst geringen Wellenfrontaberrationen benötigt. Projektionsobjektive werden daher mit Manipulatoren ausgestattet, die es ermöglichen Wellenfrontfehler durch Zustandsveränderung einzelner optischer Elemente des Projektionsobjektivs zu korrigieren. Beispiele für eine derartige Zustandsveränderung 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 mittels eines stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus, welcher auch „Manipulatorveränderungsmodell“ bezeichnet wird. Derartige Optimierungsalgorithmen sind beispielsweise in
WO 2010/034674 A1 beschrieben.
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Um die sich im Laufe des Belichtungsbetriebs ausbildenden Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs mit einer möglichst hohen Genauigkeit zu korrigieren, erfolgt die vorstehend erwähnte regelmäßige Vermessung der Aberrationscharakteristik in der Regel an einer Mehrzahl von Feldpunkten des Projektionsobjektivs. Allerdings erhöht sich die Messdauer mit der Anzahl der vermessenen Feldpunkte. Da zur Aberrationsmessung der Belichtungsvorgang von Halbleiterwafern unterbrochen werden muss, verringert sich die Produktivität der Projektionsbelichtungsanlage mit der Anzahl an vermessenen Feldpunkten. Daher werden herkömmlicherweise nur eine begrenzte Anzahl an Feldpunkten vermessen.
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Zugrunde liegende Aufgabe
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Verfahren sowie eine Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden können, und insbesondere die sich im Laufe des Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage ausbildenden Abbildungsfehler mit einer verbesserten Genauigkeit korrigiert werden können und gleichzeitig die Produktivität der Projektionsbelichtungsanlage auf hohem Niveau gehalten werden kann.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einem Verfahren zum Auswerten von Messwerten mindestens einer Aberration eines Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche an einer Mehrzahl an Feldpunkten in einer Feldebene des Projektionsobjektivs ermittelt wurden, wobei das Projektionsobjektiv eine Mehrzahl an optischen Elementen zum Führen einer Belichtungsstrahlung sowie ein Manipulatorsystem umfasst, mit dem mindestens eines der optischen Elemente in mindestens einem Bewegungsfreiheitsgrad zur Ausführung einer Starrkörperbewegung manipulierbar ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Fit-Funktion, welche eine Polynomfunktion in Abhängigkeit zweier Variablen in Form der die Feldebene definierenden Ortskoordinaten sowie einen weiteren Term umfasst, wobei der weitere Term Starrkörpersensitivitäten für mehrere Orte in der Feldebene umfasst, welche jeweils eine Abhängigkeit der mindestens einen Aberration von einem durch das Manipulatorsystem ansteuerbaren Bewegungsfreiheitsgrad an den betreffenden Orten beschreiben, sowie Extrapolieren der an der Mehrzahl an Feldpunkten ermittelten Messwerte auf weitere Feldpunkte des Projektionsobjektivs durch Anfitten der Fit-Funktion an die ermittelten Messwerte.
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Unter einem Feldpunkt eines Projektionsobjektivs ist ein Punkt in einer Feldebene des Projektionsobjektivs zu verstehen. Als Feldebene kommt insbesondere eine Substratebene des Projektionsobjektivs, d.h. eine Ebene, in die Maskenstrukturen einer Lithographiemaske abgebildet werden und in der daher ein Substrat, insbesondere ein Halbleitersubstrat, angeordnet wird, in Frage. Das von zwei Variablen abhängige Polynom kann auch als bivariates Polynom bezeichnet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Manipulatorsystem dazu konfiguriert, mehrere der optischen Elemente, insbesondere alle optischen Elemente, in jeweils mindestens einem Bewegungsfreiheitsgrad, insbesondere in mehreren, vorzugsweise allen, Bewegungsfreiheitsgraden, zur Ausführung einer Starrkörperbewegung zu manipulieren.
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Die jeweilige Sensitivität beschreibt damit für mindestens einen Ort in der Feldebene eine Abhängigkeit der mindestens einen Aberration von Bewegungsfreiheitsgraden des Manipulatorsystems. Die Bewegungsfreiheitsgrade können beispielsweise alle Starrkörperfreiheitsgrade der optischen Elemente, d.h. jeweils Translationen und Rotationen der optischen Elemente bezüglich jeweils aller drei Raumdimensionen, umfassen.
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Durch das erfindungsgemäße Bereitstellen einer Fit-Funktion mit der Polynomfunktion sowie dem beschriebenen weiteren Term und das Extrapolieren der an der Mehrzahl an Feldpunkten ermittelten Messwerte auf weitere Feldpunkte des Projektionsobjektivs durch Anfitten der Fit-Funktion kann die zur Aberrationsvermessung benötigte Unterbrechung des Belichtungsbetriebs kurz gehalten werden.
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Gleichzeitig ermöglicht die Fit-Funktion, neben den Aberrationen der vermessenen Feldpunkte, mit hoher Genauigkeit ermittelte Aberrationen weiterer Feldpunkte für die Manipulatorkorrektur heranzuziehen. Durch die Berücksichtigung des weiteren Terms mit der mindestens einen Sensitivität in der Fit-Funktion können Aberrationen, welche durch gleichzeitig mit der Erwärmung der optischen Elemente auftretende Systemdrifts erzeugt werden, beim Anfitten an die ermittelten Messwerte besser berücksichtigt werden. Durch die Generierung der Aberrationen weiterer Feldpunkte mit hoher Genauigkeit wird auch die Genauigkeit der Manipulatorkorrektur verbessert.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der weitere Term mehrere Starrkörpersensitivitäten für den mindestens einen Ort in der Feldebene. Diese beschreiben eine Abhängigkeit der mindestens einen Aberrationen von mehreren durch das Manipulatorsystem ansteuerbaren Bewegungsfreiheitsgraden an dem betreffenden Ort.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der weitere Term jeweils eine oder mehrere Starrkörpersensitivitäten für mehrere Orte in der Feldebene.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Bewegungsfreiheitsgradedes Manipulatorsystems jeweils mindestens einen Translationsfreiheitsgrad und mindestens einen Rotationsfreiheitsgrad von mehreren der optischen Elemente.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die mindestens eine Aberration einen oder mehrere Zernike-Koeffizienten eines Wellenfrontfehlers des Projektionsobjektivs.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Polynomfunktion der Fit-Funktion dazu konfiguriert, eine Komponente der feldpunktabhängigen Verteilung der Aberration, welche durch Formabweichungen der optischen Elemente erzeugt wird, zu modellieren. Die Formabweichung kann insbesondere durch inhomogene Temperaturverteilungen in den optischen Elementen bewirkt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Polynomfunktion der Fit-Funktion ein zweidimensionales Polynom mindestens dritten Grades. Das heißt, die Polynomfunktion enthält zumindest einen Term, in dem die Summe der Potenzen der beiden Funktionsvariablen, z.B. x und y, drei beträgt, z.B. x3, x2y, oder y3.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden beim Extrapolieren der Messwerte sowohl für die Feldpunkte, an denen die Messwerte ermittelt wurden, als auch für die weiteren Feldpunkte durch Anfitten der Fit-Funktion an die Messwerte jeweils extrapolierte Werte bestimmt.
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Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Projektionsobjektiv, welches eine Mehrzahl an optischen Elementen sowie ein Manipulatorsystem umfasst, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bestimmen von Messwerten mindestens einer Aberration des Projektionsobjektivs an einer Mehrzahl an Feldpunkten in einer Feldebene des Projektionsobjektivs, Auswerten der bestimmten Messwerte mit dem Verfahren nach einer der vorstehend beschrieben Ausführungsformen zur Ermittlung von extrapolierten Werten der mindestens einen Aberration an weiteren Feldpunkten, Ermitteln eines Stellwegbefehls für das Manipulatorsystem zur Korrektur der mindestens einen Aberration unter Verwendung der extrapolierten Werte.
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Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage erfolgt die Ermittlung des Stellwegbefehls mittels eines Optimierungsprozesses.
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Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auswerten von Messwerten bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage ist die Projektionsbelichtungsanlage zum Betrieb im EUV-Wellenlängenbereich ausgelegt.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitgestellt. Diese umfasst ein Projektionsobjektiv zum Abbilden von Maskenstrukturen auf ein Substrat mit einer Mehrzahl an optischen Elementen, ein Manipulatorsystem, welches dazu konfiguriert ist, mindestens eines der optischen Elemente in mindestens einem Bewegungsfreiheitsgrad zur Ausführung einer Starrkörperbewegung zu manipulieren, ein Messmodul zur Ermittlung von Messwerten mindestens einer Aberration des Projektionsobjektivs an einer Mehrzahl an Feldpunkten in einer Feldebene des Projektionsobjektivs, sowie eine Extrapolationseinrichtung zur Extrapolation der an der Mehrzahl an Feldpunkten ermittelten Messwerte auf weitere Feldpunkte des Projektionsobjektivs mit einem Fitting-Modul, welches dazu konfiguriert ist, eine Fit-Funktion an die ermittelten Messwerte anzufitten. Die Fit-Funktion umfasst eine Polynomfunktion in Abhängigkeit zweier Variablen in Form der die Feldebene definierenden Ortskoordinaten sowie einen weiteren Term. Der weitere Term umfasst Starrkörpersensitivitäten für mehrere Orte in der Feldebene, welche jeweils eine Abhängigkeit der mindestens einen Aberration von einem durch das Manipulatorsystem ansteuerbaren Bewegungsfreiheitsgrad an den betreffenden Orten beschreiben.
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Gemäß einer Ausführungsform der Projektionsbelichtungsanlage umfasst die Extrapolationseinrichtung weiterhin ein Aberrationswerteermittlungsmodul, welches dazu konfiguriert ist, anhand der angefitteten Fit-Funktion Aberrationswerte für die weiteren Feldpunkte zu ermitteln.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Projektionsbelichtungsanlage zum Betrieb im EUV-Wellenlängenbereich ausgelegt.
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Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auswerten von Messwerten bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage 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.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:
- 1 eine Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Messmodul zur Ermittlung von Messwerten einer Wellenfrontaberration an einer Mehrzahl an Feldpunkten sowie einer Extrapolationseinrichtung zur Extrapolation der Messwerte auf weitere Feldpunkte, sowie
- 2 eine detaillierte Darstellung der Extrapolationseinrichtung gemäß 1.
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Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
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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.
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Zur Erleichterung der Beschreibung ist in einer Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in der Figur dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 ist zum Betrieb im EUV-Wellenlängenbereich, d.h. mit elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge kleiner als 100 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm ausgebildet. Alle optischen Elemente der Projektionsbelichtungsanlage 10 sind daher als Spiegel ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Projektionsbelichtungsanlagen im EUV-Wellenlängenbereich begrenzt. Weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele sind zum Beispiel auf Betriebswellenlängen im UV-Bereich, wie beispielsweise 365 nm, 248 nm oder 193 nm, ausgelegt. Zumindest einige der optischen Elemente sind dann als herkömmliche Transmissionslinsen konfiguriert.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst eine Belichtungsstrahlungsquelle 12 zur Erzeugung von Belichtungsstrahlung 14. Im vorliegenden Fall ist die Belichtungsstrahlungsquelle 12 als EUV-Quelle ausgeführt und kann beispielsweise eine Plasmastrahlungsquelle umfassen. Die Belichtungsstrahlung 14 durchläuft zunächst ein Beleuchtungssystem 16 und wird von diesem auf eine Maske 18 gelenkt. Das Beleuchtungssystem 16 ist dazu konfiguriert, unterschiedliche Winkelverteilungen der auf die Maske 18 auftreffenden Belichtungsstrahlung 14 zu erzeugen. Abhängig von einer vom Benutzer gewünschten Beleuchtungseinstellung, auch „Beleuchtungssetting“ genannt, konfiguriert das Beleuchtungssystem 16 die Winkelverteilung der auf die Maske 18 auftreffenden Belichtungsstrahlung 14. Beispiele für wählbare Beleuchtungseinstellungen umfassen eine sogenannte Dipol-Beleuchtung, eine annulare Beleuchtung und eine Quadrupolbeleuchtung.
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Die Maske 18 weist Maskenstrukturen zur Abbildung auf ein in einer Feldebene 33 angeordnetes Substrat 32 in Gestalt eines Halbleiter-Wafers auf und ist auf einer Maskenverschiebebühne 20 verschiebbar gelagert. Die Maske 18 kann, wie in 1 dargestellt, als Reflexionsmaske ausgeführt sein oder alternativ, insbesondere für die UV-Lithographie, auch als Transmissionsmaske konfiguriert sein. Die Belichtungsstrahlung 14 wird in diesem Ausführungsbeispiel an der Maske 18 reflektiert und durchläuft daraufhin ein Projektionsobjektiv 22, welches dazu konfiguriert ist, die Maskenstrukturen auf das Substrat 32 abzubilden. Die Belichtungsstrahlung 14 wird innerhalb des Projektionsobjektivs 22 mittels einer Vielzahl von optischen Elementen geführt.
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Das Projektionsobjektiv 22 weist vier optische Elemente E1 bis E4 in Gestalt von Spiegeln auf. Alle optischen Elemente sind beweglich gelagert. Dazu ist jedem der optischen Elemente E1 bis E4 ein jeweiliger mechanischer Manipulator M1 bis M4 zugeordnet. Die Manipulatoren M1, M2 und M3 ermöglichen jeweils eine Verschiebung der zugeordneten optischen Elemente E1, E2 und E3 im Wesentlichen in x-Richtung und damit im Wesentlichen parallel zur Ebene, in der die jeweilige reflektierende Oberfläche der optischen Elemente liegt.
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Der Manipulator M4 ist dazu konfiguriert, das optische Element E4 durch Drehung um eine parallel zur y-Achse angeordnete Kippachse 38 zu verkippen. Damit wird der Winkel der reflektierenden Oberfläche von E4 gegenüber der einfallenden Strahlung verändert. Weitere Freiheitsgrade für die Manipulatoren sind denkbar.
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So kann beispielsweise eine Verschiebung eines betreffenden optischen Elements quer zu seiner optischen Oberfläche oder eine Rotation um eine senkrecht zur reflektierenden Oberfläche stehende Referenzachse vorgesehen sein. Gemäß einer Ausführungsform ist jedes der optischen Elemente E1 bis E4 in allen sechs Starrkörperfreiheitsgraden, d.h. in den drei Translationsfreiheitsgraden (x-, y- und z-Richtung) sowie den drei Rotationsfreiheitsgraden (Rotationen bzgl. x-, y- und z-Achsen), manipulierbar.
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Mit anderen Worten ermöglicht das durch die Manipulatoren M1 bis M4 gebildete Manipulatorsystem die Bewegung der optischen Elemente E1 bis E4 in jeweils einem oder mehreren Bewegungsfreiheitsgraden, die auch als Starrkörperfreiheitsgrade bezeichnet werden können. Sämtliche mittels des durch die Manipulatoren M1 bis M4 gebildeten Manipulatorsystems an den verschiedenen optischen Elementen E1 bis E4 einstellbaren Bewegungsfreiheitsgrade werden in 2 mit dem Index i bezeichnet (Bezugszeichen 68). Hierbei ist i= {1,2, ... imax}, wobei imax die Summe aller Bewegungsfreiheitsgrade der Manipulatoren M1 bis M4 ist, damit beträgt der größtmögliche Wert für imax 24, also das Vierfache von sechs Starrkörperfreiheitsgraden pro Manipulator M1 bis M4.
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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 w1 bis w4 zu bewirken. Ein jeder dieser Stellwege w1 bis w4 kann beispielsweise Translationen in unterschiedlichen Richtungen, Verkippungen und/oder Rotationen in beliebiger Weise kombinieren. Mit anderen Worten umfassen die Stellwege w1 bis w4 die Steueranweisungen für alle Bewegungsfreiheitsgrade i der Manipulatoren M1 bis M4.
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Zusätzlich können auch Manipulatoren vorgesehen werden, welche dazu konfiguriert sind, eine anders geartete Veränderung einer Zustandsgröße des zugeordneten optischen Elements durch entsprechende Aktuierung des Manipulators vorzunehmen, beispielsweise durch eine Beaufschlagung des optischen Elements mit einer bestimmten Temperaturverteilung oder einer bestimmten Kräfteverteilung. In diesem Fall kann der Stellweg w 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 gekennzeichnet sein.
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Als Beispiel eines Manipulators zur Beaufschlagung eines optischen Elements mit einer bestimmten Temperaturverteilung ist in 1 dem optischen Element E3 eine Aufheizeinrichtung zugeordnet, welche als Manipulator M5 bezeichnet wird. Das optische Element E3 ist als Spiegel mit einem Spiegelsubstrat 24 und einer reflektierenden Oberfläche 26 ausgeführt. In 1 ist das optische Element E3 zusätzlich in einer schematischen Detailansicht dargestellt. Die Oberfläche 26 umfasst einen Oberflächenabschnitt 28, unter dem ein kompaktierter Volumenabschnitt 30 angeordnet ist. Mit der Kompaktierung des Volumenabschnitts 30 wird zum Beispiel eine vorgegebene Oberflächenform des Oberflächenabschnitts 28 sehr genau realisiert.
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Die Aufheizeinrichtung M5 dient in Abhängigkeit eines Steuerungssignal in Form eines Stellwegs w5 zum ortsabhängigen Aufheizen des Oberflächenabschnitts 28 für eine Beeinflussung der Relaxation des kompaktierten Volumenabschnitts 30. Dazu umfasst die Aufheizeinrichtung M5 eine Bestrahlungsvorrichtung mit einem Infrarotlaser und einer Umlenkeinrichtung zum Führen des Laserstrahls über die gesamte Fläche des Oberflächenabschnitts 28. Dabei erfolgt ein zeilenweises oder spiralförmiges Überstreifen des Oberflächenabschnitts 28 mit Infrarotlicht 48. Je nach vorgegebener lokaler Intensität ist an jeder Position auf dem Oberflächenabschnitt 28 eine entsprechende Aufenthaltszeit des Laserstrahls vorgesehen. Alternativ kann auch eine andere elektromagnetische Strahlung zum Aufheizen des Oberflächenabschnitts 28 zum Einsatz kommen.
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Das Substrat 32 ist auf einer Substratverschiebebühne 34 verschiebbar gelagert. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als sogenannter Scanner ausgebildet. Bei diesem wird bei der Belichtung eines Substrats 32 dieses mit der Substratverschiebebühne 34 in einer Verschieberichtung 40, im dargestellten Fall in negativer x-Richtung, und die Maske 18 mit der Maskenverschiebebühne 20 in umgekehrter Verschieberichtung 41, im dargestellten Fall in positiver x-Richtung, verschoben. Während der Belichtung des Substrats 32 wird dann ein Scannerschlitz 44 über das Substrat 32 bewegt und in einem Scanvorgang ein Feld auf dem Substrat 32 belichtet. Alternativ kann die Projektionsbelichtungsanlage 10 als sogenannter Stepper ausgebildet sein.
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Weiterhin ist neben dem Substrat 32 auf der Substratverschiebebühne 34 ein Messmodul 36 zur Ermittlung von Messwerten 50 mindestens einer Aberration des Projektionsobjektivs 22 an verschiedenen Feldpunkten 52 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Messmodul 36 als Wellenfrontmessvorrichtung zum Messung von mittels Zernike-Koeffizienten dargestellten Wellenfrontabweichungen bzw. Wellenfrontfehlern des Projektionsobjektivs 22 konfiguriert. Diese Messungen werden zum Beispiel mit Hilfe von phasenschiebenden Interferometrietechniken, wie etwa einer Scher- bzw. Shearinginterferometrie oder einer Punktbeugungsinterferometrie bzw. Point-Diffraction-Interferometrie durchgeführt. Alternativ kann das Messmodul 36 auch zum Vermessen von Aberrationen in Form von lithographischen Fehlern, wie etwa Overlay-Fehlern und/oder Fokusfehlern dienen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt das Messmodul 36 an jedem vermessenen Feldpunkt 52 einen Vektor b an Zernike-Koeffizienten als Messwerte 50. In
1 sind beispielhaft sechs vermessene Feldpunkte 52 im Bereich des Scannerschlitzes 44 dargestellt. Diese sind mit der Zählvariablen m bezeichnet, wobei m von 1 bis m
max = 6 läuft (m = {1,2, ... m
max}) - vgl.
2 links oben). Die Vektormenge b
m bezeichnet damit m
max Vektoren b, welche eine vorbestimmte Auswahl an Zernike-Koeffizienten Z
j, etwa alle Zernike-Koeffizienten Z1, Z2, ... , Zj
max bis zum Zernike-Koeffizienten mit dem Index j
max, umfassen (j= {1,2, ...j
max}):
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In der vorliegenden Anmeldung werden, wie beispielsweise in den Abschnitten [0125] bis [0129] von
US 2013/0188246A1 beschrieben, die aus z.B. Kapitel 13.2.3 des Lehrbuchs
„Optical Shop Testing", 2nd Edition (1992) von Daniel Malacara, Hrsg. John Wiley & Sons, Inc. bekannten Zernikefunktionen
gemäß der sogenannten Fringe-Sortierung mit Z
j bezeichnet, wobei dann b
j die den jeweiligen Zernike-Polynomen (auch „Zernike-Funktionen“ bezeichnet) zugeordnete Zernike-Koeffizienten sind. Die Fringe-Sortierung ist beispielsweise in Tabelle 20-2 auf Seite 215 des
„Handbook of Optical Systems", Vol. 2 von H. Gross, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim veranschaulicht. Eine Wellenfrontabweichung W(ρ,Φ) an einem Punkt in der Bildebene des Projektionsobjektivs wird in Abhängigkeit von den Polarkoordinaten (ρ, Φ) in der Pupillenebene wie folgt entwickelt:
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Während die Zernike-Polynome mit Zj, d.h. mit tiefergestelltem Index j, bezeichnet werden, werden in Term (2) die Zernike-Koeffizienten mit bj bezeichnet. An dieser Stelle sei angemerkt, dass in der Fachwelt die Zernike-Koeffizienten bj oft auch mit Zj, d.h. mit normal gestelltem Index, wie beispielsweise Z5 und Z6 für Astigmatismus, bezeichnet werden. Diese Bezeichnung findet auch in diesem Text, etwa im Ausdruck (1) Verwendung.
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Die Messwerte 50 in Form der an den Feldpunkten 52 gemessenen Vektoren bm werden an eine Extrapolationseinrichtung 54 übermittelt, welche dazu dient, die Messwerte 50 auf weitere Feldpunkte 56 des Projektionsobjektivs 22 zu extrapolieren. Die weiteren Feldpunkte 56 sind in 1 als kleine Kreise in dem vom Scannerschlitz 44 beleuchteten Bereich der substratseitigen Feldebene 33 eingezeichnet, während die vermessenen Feldpunkte 52 als ausgefüllte Punkte dargestellt sind. Die gleiche Darstellung findet sich in 2 links unten, wobei amax = 9 weitere Feldpunkte 56 dargestellt sind. Für diese wird die vorstehend erläuterte Nummerierung der vermessenen Feldpunkte 52 weitergeführt (1 bis mmax = 6), sodass den weiteren Feldpunkten 56 die Nummern 7 bis 15 (mmax+1, mmax+2 ...) zugewiesen werden.
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Die Extrapolationseinrichtung 54 stellt eine vergrößerte Wertemenge 74 an Aberrationen in Form einer Vektormenge bv zur Verfügung, welche jeweilige Vektoren b mit den entsprechenden, vorstehend erwähnten, Zernike-Koeffizienten für sowohl die vermessenen Feldpunkte 52 als auch die weiteren Feldpunkte 56 umfassen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vektormenge b
v für die vermessenen Feldpunkte 52 die Messwerte 50, also die Vektormenge b
m, sowie für die weiteren Feldpunkte 56 extrapolierte Aberrationswerte 76 in Form einer Vektormenge b
e. Dabei umfasst b
e insgesamt e = {m
max+1, m
max+2, ... , m
max+a
max} Vektoren b:
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform, welche zeichnerisch nicht dargestellt ist, umfasst die Vektormenge bv auch für die vermessenen Feldpunkte 52 die extrapolierten Aberrationswerte, d.h. in diesem Fall gilt bv = be und die Vektormenge be umfasst insgesamt e = {1,2, ..., mmax +amax) Vektoren b.
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Wie in
2 dargestellt, umfasst die Extrapolationseinrichtung 54 ein Fitting-Modul 58 sowie ein Aberrationswerteermittlungsmodul 60. Das Fitting-Modul 58 ist dazu konfiguriert, eine Fit-Funktion 62 an die ermittelten Messwerte 50 (Vektormenge b
m) anzufitten. Die Fit-Funktion 62 lautet gemäß einem Ausführungsbeispiel wie folgt:
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Dabei bezeichnet Zj(x,y) eine feldpunktabhängige Verteilung 63 der Aberration in Gestalt aller in b
m aufgeführten Zernikekoeffizienten in Abhängigkeit der Ortkoordinaten x und y in der Feldebene 33. Die Fit-Funktion 62 gemäß (4) umfasst mit
eine Polynomfunktion 64 sowie mit
einen weiteren Term 66. Die Polynomfunktion 64 ist eine zweidimensionale Funktion in Abhängigkeit von den die Feldebene 33 definierenden Ortskoordinaten x und y. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Polynomfunktion 64 ein zweidimensionales Polynom dritten Grades, d.h. die Polynomfunktion 64 enthält zumindest einen Term, im vorliegenden Fall die Terme c
j,6 x
2y und c
j,7 x
3, in dem die Summe der Potenzen der beiden Funktionsvariablen x und y drei beträgt. Die Polynomfunktion 64 ist dazu konfiguriert, eine Komponente der feldpunktabhängigen Aberrationsverteilung Zj(x,y), welche durch Formabweichungen der optischen Elemente E1 bis E4 erzeugt wird, zu modellieren.
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Der weitere Term 66 umfasst für jeden Zernike-Koeffizienten Zj und jeden Bewegungsfreiheitsgrad i des durch die Manipulatoren M1 bis M4 gebildeten Manipulatorsystems eine Starrkörpersensitivität Sij(x,y) (Bezungszeichen 70) sowie einen Sensitivitätskoeffizienten si (Bezugszeichen 72), wobei die Summe aus den Produkten von si und Sij(x,y) gebildet wird.
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Die Starrkörpersensitivitäten S
ij(x,y) beschreiben jeweils eine Abhängigkeit einer Aberration in Form des betreffenden Zernike-Koeffizienten Zj von dem betreffenden Bewegungsfreiheitsgrad i. Wie vorstehend erläutert, sind mit i die Bewegungsfreiheitsgrade bezeichnet, die durch das von den Manipulatoren M1 bis M4 gebildete Manipulatorsystem ansteuerbar sind. Die Starrkörpersensitivitäten S
ij(x,y) sind jeweils eine zweidimensionale Funktion in Abhängigkeit der Ortskoordinaten x und y der Feldebene 33. Diese zweidimensionale Funktion kann auch diskretisiert sein, d.h. die Starrkörpersensitivitäten S
ij(x,y) können jeweils durch eine Menge an für bestimmte Feldpunkte vorgegebenen diskreten Werten dargestellt werden, d.h.
Da die Starrkörpersensitivitäten S
ij(x,y) mit i und j indiziert sind, umfasst der Term 66 jeweils eine Vielzahl an Starrkörpersensitivitäten für jeden Ort in der Feldebene 33.
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Das Anfitten der Fit-Funktion 62 an die Messwerte 50 erfolgt im Fitting-Modul 58 mittels eines dafür angepassten Fitting-Algorithmus. Als Ergebnis des Anfittens wird für jeden Zernike-Koeffizienten Zj ein Satz an Koeffizienten cj,1, cj,2, cj,3, cj,4, cj,5, cj,6 und cj,7 bzw. eine Matrix C mit j Spalten und 7 Zeilen, bei der die Matrixelemente die Koeffizienten sind, ermittelt. Weiterhin ermittelt der Fitting-Algorithmus einen Satz an Sensitivitätskoeffizienten si für die betreffenden Bewegungsfreiheitsgrade i des durch die Manipulatoren M1 bis M4 gebildeten Manipulatorsystems.
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Schließlich ermittelt das Aberrationswerteermittlungsmodul 60 auf Grundlage der vom Fitting-Modul 58 ermittelten Koeffizienten cj,1, cj,2, cj,3, cj,4, cj,5, cj,6, cj,7 und si die betreffenden Zernike Koeffizienten an den weiteren Feldpunkten 56, d.h. die Vektoren b an den weiteren Feldpunkten (xm_max+1, ym_max+1), (xm_max+2, ym_max+2), ... (xm_max+a_max, ym_max+a_max) und damit die Vektormenge be gemäß der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform. Damit stellt die Extrapolationseinrichtung 54 die Vektormenge bv aus den Vektoren bm der vermessenen Feldpunkte 52 sowie den durch Extrapolation ermittelten Vektoren be der weiteren Feldpunkte 56 bereit.
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Wie vorstehend bereits erwähnt, können gemäß einer weiteren Ausführungsform zusätzlich auch die Vektoren b für die Feldpunkte 52 durch Extrapolation von dem Aberrationswerteermittlungsmodul 60 neu bestimmt werden, sodass die Vektormenge be sowohl für die Feldpunkte 52 als auch für die Feldpunkte 56 extrapolierte Vektoren b umfasst. In diesem Fall entspricht die Vektormenge bv mit der vergrößerten Wertemenge 74 an Aberrationen der Vektormenge be.
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Wie in 1 veranschaulicht, wird die Vektormenge bv mit den Aberrationswerten für die erweiterte Anzahl an Feldpunkten 52 und 56 an einen Korrektursignalermittler 78 übermittelt. Dieser ist dazu konfiguriert, auf Grundlage der Vektormenge bv einen Stellwegbefehl w (Bezugszeichen 82) mit Stellwegen w1 bis w5 für die Manipulatoren M1 bis M5 zu ermitteln. D.h. der Korrektursignalermittler 78 ermittelt Starrkörperbewegungen der mechanischen Manipulatoren M1 bis M4 vorgebende Stellwege w1 bis w4 sowie einen Stellweg w5, welcher eine Intensitätsverteilung einer Aufheizenergie für die Aufheizeinrichtung M5 vorgibt. Der Stellwegbefehl 82 ist in 1 als Vektor w dargestellt.
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Der Korrektursignalermittler 78 kann sich zur Ermittlung der Stellwege w
1 bis w
5 beispielsweise eines Optimierungsalgorithmus bedienen. Der Optimierungsalgorithmus dient gemäß einer Ausführungsform der Optimierung einer Gütefunktion 80, auch Meritfunktion genannt, unter Berücksichtigung mindestens einer Nebenbedingung. Gemäß einer Ausführungsvariante ist der erfindungsgemäße Optimierungsalgorithmus zur Lösung des folgenden Optimierungsproblems konfiguriert:
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Hierbei ist
die Gütefunktion 80 und A eine Sensitivitätsmatrix, welche den Zusammenhang einer Verstellung der Manipulatoren M1 bis M5 um einen Standard-Stellweg w
i 0 und eine daraus resultierende Veränderung von b
v beschreibt.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Projektionsbelichtungsanlage
- 12
- Belichtungsstrahlungsquelle
- 14
- Belichtungsstrahlung
- 16
- Beleuchtungssystem
- 18
- Maske
- 20
- Maskenverschiebebühne
- 22
- Projektionsobjektiv
- 24
- Spiegelsubstrat
- 26
- Oberfläche
- 28
- Oberflächenabschnitt
- 30
- kompaktierter Volumenabschnitt
- 32
- Substrat
- 33
- Feldebene
- 34
- Substratverschiebebühne
- 36
- Messmodul
- 38
- Kippachse
- 40
- Verschieberichtung der Substratverschiebebühne
- 41
- Verschieberichtung der Maskenverschiebebühne
- 42
- Beleuchtungseinstellung
- 44
- Scannerschlitz
- 48
- Infrarotlicht
- 50
- Messwerte bm
- 52
- vermessene Feldpunkte
- 54
- Extrapolationseinrichtung
- 56
- weitere Feldpunkte
- 58
- Fitting-Modul
- 60
- Aberrationswerteermittlungsmodul
- 62
- Fit-Funktion
- 63
- feldpunktabhängige Verteilung der Aberration
- 64
- Polynomfunktion
- 66
- weiterer Term
- 68
- Bewegungsfreiheitsgrade der Manipulatoren M1 bis M4
- 70
- Starrkörpersensitivität
- 72
- Sensitivitätskoeffizient
- 74
- vergrößerte Wertemenge an Aberrationen bv
- 76
- extrapolierte Aberrationswerte be
- 78
- Korrektursignalermittler
- 80
- Gütefunktion
- 82
- Stellwegbefehl
- E1 - E4
- optische Elemente
- M1 - M4
- mechanische Manipulatoren
- M5
- Aufheizeinrichtung
- w1 - w5
- Stellwege
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/034674 A1 [0002]
- US 2013/0188246A1 [0042]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- „Optical Shop Testing", 2nd Edition (1992) von Daniel Malacara, Hrsg. John Wiley & Sons, Inc [0042]
- „Handbook of Optical Systems", Vol. 2 von H. Gross, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA [0042]