DE102023113819A1 - Verfahren zum Herstellen eines optischen Abbildungssystems für eine Mikrolithographie-Anlage - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines optischen Abbildungssystems für eine EUV-Mikrolithographie-Anlage werden mehrere jeweils einen Spiegel tragende Optikmodule an zugeordneten Einbaupositionen eines Tragrahmens eingebaut. Mindestens eines der Optikmodule ist dabei als austauschbares Tauschmodul mit einem als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegel konstruiert. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
A) Durchführen einer Formmessung zur Bestimmung einer Oberflächenform des als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegels mittels eines Komponentenmesssystems;
B) Bereitstellen eines Werkzeugmoduls mit einem Werkzeugspiegel, wobei
(i) das Werkzeugmodul in Bezug auf die Einbauposition des als Tauschmodul ausgebildeten Optikmoduls kompatible Montagestrukturen aufweist, und
(ii) der Werkzeugspiegel gemäß einer Formmessung mit einem Komponentenmesssystem dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Oberflächenform aufweist wie der Korrekturspiegel;
C) Aufbauen eines Hilfs-Abbildungssystems durch Einbauen von Optikmodulen mit Spiegeln an zugehörigen Einbaupositionen des Tragrahmens, wobei an der Einbauposition des als Tauschmodul ausgebildeten Optikmoduls das Werkzeugmodul eingebaut wird;
D) Durchführen einer Systemmessung zur Bestimmung einer Abbildungsqualität des Hilfs-Abbildungssystems nach Einbau und Starrkörper-Justage der Optikmodule in den Einbaupositionen mittels eines Systemmesssystems;
E) Vergleichen der gemessenen Abbildungsqualität mit einer Soll-Abbildungsqualität des optischen Abbildungssystems zur Bestimmung eines Abbildungsqualitätsfehlers;
F) Ermittlung einer zur Reduzierung des Abbildungsqualitätsfehlers geeigneten Änderung der Oberflächenform des Korrekturspiegels;
G) Bearbeiten des Korrekturspiegels zur Änderung der Oberflächenform in eine zur Reduzierung des Abbildungsfehlers geeignete modifizierte Oberflächenform;
H) Ausbauen des Werkzeugmoduls und Einbauen des als Tauschmodul ausgebildeten Optikmoduls mit dem die modifizierte Oberflächenform aufweisenden Korrekturspiegel;
I) Durchführen einer Systemmessung zur Bestimmung der Abbildungsqualität des optischen Abbildungssystems.

Description

• ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Abbildungssystems für eine EUV-Mikrolithographie-Anlage sowie auf ein optisches Abbildungssystem für eine EUV-Mikrolithographie-Anlage.
• Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Herstellung oder Wiederherstellung von optischen Abbildungssystemen, die als Projektionsobjektive von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen oder EUV-Maskeninspektionsanlagen zur Inspektion von Masken (Retikeln) für die EUV-Mikrolithographie ausgelegt sind.
• Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen, wie zum Beispiel Masken für die Photolithographie, werden heutzutage überwiegend mikrolithographische Projektionsbelichtungsverfahren eingesetzt. Dabei werden Masken (Retikel) oder andere Mustererzeugungseinrichtungen verwendet, die das Muster einer abzubildenden Struktur tragen oder bilden, zum Beispiel ein Linienmuster einer Schicht (Layer) eines Halbleiterbauelementes. Das Muster wird in einer Projektionsbelichtungsanlage zwischen einem Beleuchtungssystem und einem meist als Projektionsobjektiv oder Projektionsoptik bezeichneten optischen Abbildungssystem im Bereich der Objektebene des Abbildungssystems positioniert und mit einer vom Beleuchtungssystem geformten Beleuchtungsstrahlung beleuchtet. Die durch das Muster veränderte Strahlung läuft entlang eines Abbildungsstrahlengangs durch das Abbildungssystem, welches das Muster auf das zu belichtende Substrat in verkleinertem Maßstab abbildet. Die Oberfläche des Substrats ist in der zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene des Abbildungssystems angeordnet. Das Substrat ist in der Regel mit einer strahlungsempfindlichen Schicht (Resist, Photolack) beschichtet.
• Eines der Ziele bei der Entwicklung von Projektionsbelichtungsanlagen besteht darin, Strukturen mit zunehmend kleineren Abmessungen auf dem Substrat lithographisch zu erzeugen, z.B. um bei Halbleiterbauelementen höhere Integrationsdichten zu erzielen. Ein Ansatz besteht darin, mit kürzeren Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung zu arbeiten. Dazu wurden u.a. optische Systeme entwickelt, die elektromagnetische Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) mit Arbeitswellenlängen im Bereich zwischen 5 Nanometer (nm) und 30 nm, insbesondere bei 13,5 nm, verwenden. Abbildungssysteme für EUV-Mikrolithografie-Anlagen verwenden ausschließlich Spiegel, um Strukturen von der Objektebene in die Bildebene, also z.B. von einem Retikel auf einen Wafer, abzubilden.
• Viele moderne EUV-Projektionsobjektive sind modular aufgebaut. In einem gemeinsamen Tragrahmen (force frame) sind an zugeordneten Einbaupositionen Optikmodule eingebaut, die jeweils einen Spiegel aufweisen und sich im fertig montierten Zustand jeweils an für die Optikmodule vorgesehenen Einbaupositionen befinden und dann mit den optisch wirksamen Oberflächen der Spiegel den Abbildungsstrahlengang bilden. Um Zusammenbau, Wartung und ggf. Optimierung derartiger Abbildungssysteme zu erleichtern, können Optikmodule (eines oder mehrere) als austauschbare Optikmodule, d.h. als Tauschmodule, konstruiert sein (vgl. z.B. DE 102021 201 162 A1 ).
• Anlagen für die EUV-Mikrolithografie sind technisch hochkomplexe Investitionsgüter, deren Beschaffung und Betrieb für die Endnutzer mit erheblichen Kosten verbunden ist. Solche Investitionen können sich nur dann rentieren, wenn die Mikrolithografie-Anlage am Ort ihrer Nutzung die technischen Spezifikationen zuverlässig und dauerhaft erreicht und ohne größere Pausen produktiv betrieben werden kann.
• AUFGABE UND LÖSUNG
• Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Abbildungssystems für eine EUV-Mikrolithografie-Anlage sowie ein entsprechendes optisches Abbildungssystem und eine damit ausgestattete EUV-Mikrolithografie-Anlage bereitzustellen in der Weise, dass ein optisches Abbildungssystems am Ort seiner Nutzung die vom Hersteller erwarteten Spezifikationen zuverlässig erfüllt und bei allenfalls geringen Ausfallzeiten zum Zwecke der Wartung hochproduktiv betrieben werden kann.
• Zur Lösung dieser Aufgaben stellt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Abbildungssystems mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin werden ein optisches Abbildungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 13 sowie eine EUV-Mikrolithografie-Anlage mit den Merkmalen von Anspruch 14 bereitgestellt.
• Das Verfahren wird zum Herstellen (oder Wiederherstellen) eines optischen Abbildungssystems für eine EUV-Mikrolithographie-Anlage eingesetzt. Das optische Abbildungssystem weist entlang eines von einer Objektebene zu einer Bildebene des Abbildungssystems führenden Abbildungsstrahlengangs mehrere jeweils einen Spiegel tragende Optikmodule auf, die an zugeordneten Einbaupositionen mit festem räumlichem Bezug zu einem Tragrahmen eingebaut sind. Mindestens eines der Optikmodule ist als austauschbares Tauschmodul mit einem als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegel konstruiert.
• Ein „Optikmodul“ im Sinne dieser Anmeldung umfasst einen Spiegel und weitere Komponenten. Der Spiegel weist ein Spiegelsubstrat auf. Ein Bereich der Substratoberfläche ist mit optischer Präzision bearbeitet und gibt dadurch die Oberflächenform des Spiegels im Wesentlichen vor. Bei einem für den produktiven Betrieb der EUV-Anlage fertiggestellten Optikmodul trägt dieser Bereich der Substratoberfläche zur Optimierung der Reflektivität eine für EUV-Strahlung reflektierend wirkende Reflexionsbeschichtung. Am Spiegelsubstrat sind außerdem substratfeste Komponenten befestigt, z.B. substratseitige Komponenten eines Halterahmens oder einer Lagereinrichtung zur Lagerung des Spiegelsubstrats an oder in einem Halterahmen und ggf. Komponenten von Aktoren und/oder von Sensoren. Gegebenenfalls ist die Lage des Spiegelsubstrats in Bezug auf den Halterahmen mittels geeigneter Einstelleinrichtungen einstellbar bzw. veränderbar, z.B. zum Zwecke der Starrkörper-Justage. Am Spiegelsubstrat können Komponenten der Einstelleinrichtung befestigt sein. Der Halterahmen kann Befestigungsstrukturen zum Befestigen des Halterahmens am Tragrahmen aufweisen, z.B. flansch-artige Befestigungsstrukturen. Das Optikmodul kann so ausgelegt sein, dass die Schnittstelle zwischen dem austauschbaren Optikmodul und dem Tragrahmen zwischen dem Halterahmen und dem Tragrahmen oder innerhalb des Halterahmens liegt, so dass das Optikmodul das Spiegelsubstrat und die damit gekoppelten Komponenten des Halterahmens umfasst. Es ist auch möglich, dass die Schnittstelle im Bereich des Halterahmens oder im Bereich einer Lagereinrichtung liegt, so dass das Optikmodul nur das Spiegelsubstrat und die daran befestigten Komponenten des Halterahmens oder der Lagereinrichtung und ggf. substratfest montierte Komponenten von Sensoren und/oder von Aktoren umfasst und tragrahmenfest montierte Komponenten des Halterahmens oder einer Lagereinrichtung und/oder von Sensoren und/oder von Aktoren bei einer Tauschoperation nicht ausgetauscht werden.
• Das Verfahren basiert auf einem Konzept, wonach mindestens eines der Optikmodule als austauschbares Tauschmodul mit einem als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegel konstruiert ist. Ein solches Optikmodul wird hier kurz als „Optikmodul mit Korrekturspiegel“ oder als „Tauschmodul mit Korrekturspiegel“ bezeichnet. Dahinter steht die Idee, dass es möglich ist, mithilfe eines Korrekturspiegels eventuelle nach einer Justage des Systems verbleibende Restaberrationen noch korrigieren zu können, indem die optisch wirksame Oberfläche des Korrekturspiegels basierend auf Ergebnissen von Systemmessungen noch so verändert wird, dass durch die Veränderung das Niveau von Restaberrationen so weit verringert werden kann, dass das Abbildungssystem seine Spezifikation erfüllt. Ein Korrekturspiegel ist somit ein Spiegel, der als Korrekturspiegel vorgesehen bzw. ausgewählt ist bzw. dessen Oberflächenform ggf. verändert werden soll, um nach der Starrkörper-Justage verbleibende Restaberrationen zu korrigieren. Das Verfahren umfasst mehrere Schritte, die hier zur Vereinfachung der Bezugnahme auch mit Großbuchstaben gekennzeichnet sind.
• Gemäß einem Schritt A wird eine Formmessung an dem als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegel durchgeführt, um dessen Oberflächenform im optisch genutzten Bereich zu bestimmen. Die Formmessung wird mithilfe eines Komponentenmesssystems durchgeführt, zum Beispiel interferometrisch. Als Komponentenmesssystem kann z.B. ein Fizeau-Interferometer verwendet werden. Die WO 2006/077145 A2 offenbart Beispiele für solche Interferometer. Aufgrund der Formmessung ist die Oberflächenform des Korrekturspiegels im Rahmen der Messgenauigkeit des Komponentenmesssystems bekannt.
• Die Substratoberfläche ist im optisch genutzten Bereich derart glatt bearbeitet, dass sie z.B. Licht aus dem sichtbaren Teil des Spektrums (VIS) stark reflektiert. Für die Formmessung, insbesondere mittels Messlicht aus dem VIS-Bereich, ist es daher nicht nötig, dass die Substratoberfläche im optisch genutzten Bereich bereits eine für EUV-Strahlung reflektierend wirkende Beschichtung trägt. Die Formmessung kann am unbeschichteten Substrat oder am beschichteten Substrat durchgeführt werden.
• Weiterhin wird gemäß einem Schritt B des Verfahrens ein Werkzeugmodul mit einem Werkzeugspiegel bereitgestellt. Ein „Werkzeugmodul“ im Sinne dieser Anmeldung ist ein Optikmodul, welches einem bestimmten Optikmodul bzw. Tauschmodul mit Korrekturspiegel zugeordnet ist, in Bezug auf die Einbauposition des zugeordneten Optikmoduls kompatible Montagestrukturen aufweist und einen Werkzeugspiegel umfasst, der gemäß einer Formmessung mit einem Komponentenmesssystem dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Oberflächenform aufweist wie der Korrekturspiegel des zugeordneten Tauschmoduls mit Korrekturspiegel.
• Ein Werkzeugspiegel kann im Rahmen von Fertigungstoleranzen dieselbe Oberflächenform und dieselbe optische Wirkung aufweisen wie der zugeordnete Korrekturspiegel. Dies ist jedoch nicht zwingend. Ein Werkzeugspiegel kann eine optische Wirkung aufweisen, die sich von der optischen Wirkung des zugeordneten Optikmoduls mit Korrekturspiegel messbar unterscheidet. Ein eventueller Unterschied der optischen Wirkung sollte jedoch so gering sein, dass das Aberrationsniveau nicht zu schlecht wird, so dass eine aussagekräftige Systemmessung möglich bleibt.
• Spiegel für EUV-Systeme umfassen jeweils ein Spiegelsubstrat, das z.B. aus einem Glas oder einer Glaskeramik mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen kann und eine mit optischer Präzision bearbeitete Substratoberfläche aufweist, die die Oberflächenform des Spiegels im Wesentlichen vorgibt. Diese Substratoberfläche trägt zur Optimierung der Reflektivität für die auftreffende EUV-Strahlung eine für EUV-Strahlung reflektierend wirkende Reflexionsbeschichtung, z.B. eine aus vielen Einzellagen aufgebaute Mehrfach-Reflexionsschicht (multilayer). Auch ein Werkzeugspiegel ist in dieser Weise aufgebaut, so dass die Reflexionseigenschaften, insbesondere das Reflexionsvermögen und die Wirkung auf die Wellenfront, denjenigen des zugeordneten Korrekturspiegels möglichst ähnlich ist.
• Werkzeugspiegel können relaxierte Spezifikationen zum Beispiel hinsichtlich des mechanischen Handlings sowie kleine mechanische Makel (zum Beispiel kleine Kratzer, Aussprünge, kosmetische Beeinträchtigungen) oder Lebensdauereffekte aufweisen. Wichtig ist vor allem eine möglichst genaue Kenntnis der Oberflächenform des Werkzeugspiegels zum Zeitpunkt der Systemmessung.
• Es ist zum Beispiel möglich, als Werkzeugmodul ein Optikmodul zu verwenden, welches nominell identisch mit dem zugeordneten auszutauschenden Optikmodul ist, aber nach längerem Gebrauch an anderer Stelle so weit degradiert ist, dass es ersetzt werden musste. So können auch gebrauchte Optikmodule noch als „Mittel zum Zweck“ genutzt werden, nämlich als Hilfsmittel bei einer Systemmessung. Dadurch können Ressourcen geschont und Kosten begrenzt werden.
• Es ist auch möglich, sondertolerierte Spiegel als Werkzeugspiegel einzubauen, um sich die Zeit für die Neuproduktion eines neuen Werkzeugspiegels zu sparen. Werkzeugspiegel dienen in diesem Sinne in einem neu zu justierenden optischen Abbildungssystem nur als Hilfsspiegel, um eine zuverlässige Systemmessung zu ermöglichen.
• Gemäß einem Schritt C wird ein Hilfs-Abbildungssystem aufgebaut, indem Optikmodule mit Spiegeln an zugehörigen Einbaupositionen des Tragrahmens eingebaut werden, wobei an der Einbauposition des als Tauschmodul ausgebildeten Optikmoduls (Tauschmodul mit dem Korrekturspiegel) das zugeordnete Werkzeugmodul eingebaut wird. Das Hilfs-Abbildungssystem ist insoweit ein provisorisches Abbildungssystem, das sich von dem herzustellenden oder wiederherzustellenden optischen Abbildungssystem strukturell unter anderem dadurch unterscheidet, dass anstelle eines mit Korrekturspiegel ausgestatteten Optikmoduls das zugeordnete Werkzeugmodul eingebaut ist.
• Gemäß einem Schritt D wird dann an dem zusammengebauten Hilfs-Abbildungssystem eine Systemmessung zur Bestimmung einer Abbildungsqualität des Hilfs-Abbildungssystems durchgeführt. Diese Systemmessung erfolgt nach Einbau der Optikmodule und einer Starrkörper-Justage der Optikmodule in ihren Einbaupositionen. Die Starrkörper-Justage der Optikmodule kann durch Ergebnisse von Systemmessungen unterstützt werden, um sicherzustellen, dass die Möglichkeiten der Starrkörper-Justage möglichst gut ausgenutzt werden und die Abbildungsleistung des Hilfs-Abbildungssystems schon in Richtung der angestrebten Ziel-Abbildungsleistung optimiert wird. Zur Durchführung der Systemmessung wird ein Systemmesssystem genutzt, zum Beispiel ein Wellenfront-Messsystem.
• In einem Schritt E wird die im Schritt D gemessene Abbildungsqualität mit einer Soll-Abbildungsqualität des optischen Abbildungssystems verglichen, die sich zum Beispiel aus der Spezifikation ergibt. Die gemessene Abbildungsqualität wird mit der Soll-Abbildungsqualität verglichen, um einen Abbildungsqualitätsfehler zu bestimmen. Auf Basis des Vergleichs wird dann in Schritt F ermittelt, in welcher Weise eine Änderung der Oberflächenform des (mindestens einen) Korrekturspiegels erzeugt werden kann, um den Abbildungsqualitätsfehler zu reduzieren und damit das Hilfs-Abbildungssystem in Spezifikation zu bringen.
• Die in Schritt F ermittelten Informationen werden im Schritt G verwendet. In diesem Verfahrensschritt G wird der als Korrekturspiegel ausgewählte Spiegel in der Weise bearbeitet, dass eine Änderung der Oberflächenform erzeugt wird in Richtung einer modifizierten Oberflächenform, die für eine Reduzierung des Abbildungsqualitätsfehlers geeignet ist.
• Hierfür kann als Korrekturspiegel ein unbeschichteter Spiegel (Spiegelsubstrat, das im optisch genutzten Bereich hochglänzend poliert oder auf andere Weise hochglänzend feinstbearbeitet wurde, aber noch nicht beschichtet ist) verwendet werden, dessen Oberflächenform im optisch genutzten Bereich mittels eines geeigneten Formbearbeitungsverfahrens, z.B. durch Ionenstrahlätzen, bearbeitet und dadurch verändert wird. Anschließend erfolgt dann das Aufbringen einer für EUV-Strahlung ausgelegten Reflexionsbeschichtung. Es kann auch ein Korrekturspiegel verwendet werden, dessen Spiegelsubstrat bereits eine EUV-Reflexionsbeschichtung trägt. Die Bearbeitung der Oberflächenform eines bereits mit Reflexionsbeschichtung versehenen Korrekturspiegels kann z.B. in der Weise erfolgen, wie es in den Dokumenten US 2012/212721 A1 , US 2014/307308 A1 , US 2012/300184 A1 , DE 10 2014 225 197 A1 , US 2019/018324 A1 , DE10 2021 213 148 A1 , DE 10 2015 201 141 A1 , US 2016/209750 A1 oder DE 10 2011 076014 A1 beschrieben ist.
• Nach Beendigung der die Oberflächenform verändernden Bearbeitung des als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegels findet gemäß Schritt H eine Austauschoperation (SWAP-Operation) statt. Dabei wird das eingebaute Werkzeugmodul aus seiner Einbauposition ausgebaut und das zugeordnete, als Tauschmodul ausgebildete Optikmodul mit dem die modifizierte Oberflächenform aufweisenden Korrekturspiegel anstelle des Werkzeugmoduls in die Einbauposition eingebaut. Damit wird aus dem Hilfs-Abbildungssystem hinsichtlich der strukturellen Komponenten das angestrebte Abbildungssystem, das auch als finales Abbildungssystem bezeichnet wird.
• Der Erfolg der Maßnahme wird gemäß Schritt I überprüft, indem eine Systemmessung zur Bestimmung der Abbildungsqualität des optischen Abbildungssystems zu Kontrollzwecken durchgeführt wird.
• In der Regel ist nach Einbau des mit Korrekturspiegel versehenen Optikmoduls nochmals eine Starrkörper-Justage von im Abbildungssystem verbauten Optikmodulen vorteilhaft, um die Abbildungsqualität des Abbildungssystems zu optimieren. Hierbei können in einem iterativen Verfahren mehrere weitere Systemmessungen und basierend darauf Justageschritte zur Optimierung der räumlichen Lagen der Optikmodule in ihren jeweiligen Einbaupositionen nützlich sein. Somit umfasst das Verfahren vorzugsweise eine Bewertung von Ergebnissen der Systemmessung und, wenn das Ergebnis der Systemmessung eine außerhalb der Toleranzen liegende Abbildungsqualität anzeigt, eine Justageoperation zur Justage von verbauten Optikmodulen in ihren Starrkörper-Freiheitsgraden zur Verbesserung der Abbildungsqualität sowie eine weitere Systemmessung, wobei Justageoperationen und Systemmessungen wiederholt werden, bis eine Systemmessung eine innerhalb der Toleranzen liegende Abbildungsqualität anzeigt.
• In diesem Verfahren wird somit für wenigstens ein Optikmodul, welches als austauschbares Tauschmodul mit einem Korrekturspiegel konstruiert ist, ein zugeordnetes Werkzeugmodul mit einem Werkzeugspiegel verwendet. Das Werkzeugmodul wird temporär bzw. vorübergehend in dem Tragrahmen des optischen Abbildungssystems eingebaut. An dem dadurch geschaffenen Hilfs-Abbildungssystem können schon weitere Arbeiten zur Vorbereitung der Inbetriebnahme durchgeführt werden, während zeitlich parallel dazu der als Korrekturspiegel vorgesehene Spiegel auf Basis von Systemmessungen an dem mit dem Werkzeugspiegel ausgestatteten Hilfs-Abbildungssystem bearbeitet werden kann. Dadurch ergibt sich ein erheblich verbessertes Zeitmanagement, da viele im Rahmen der Herstellung erforderliche Tätigkeiten zeitlich parallel und gegebenenfalls an unterschiedlichen Orten durchgeführt werden können.
• Nachdem durch eine Systemmessung am Hilfs-Abbildungssystem ermittelt wurde, wie der als Korrekturspiegel ausgewählte Spiegel bearbeitet werden muss, um das Niveau an Restaberrationen zu reduzieren, kann die Bearbeitung des als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegels (Schritt G) schon begonnen und durchgeführt werden, während das Hilfs-Abbildungssystem noch im Betrieb ist und beispielsweise für Tätigkeiten im Zusammenhang mit der Vorbereitung der Inbetriebnahme noch genutzt werden kann. Dadurch verkürzt sich die Zeitspanne für die Inbetriebnahme des herzustellenden Abbildungssystems. Somit können nicht nutzbare Nebenzeiten für die EUV-Mikrolithografie-Anlage (Downtime) minimiert werden. Auch wenn das Bearbeitungsrezept zur Änderung der Oberflächenform des Korrekturspiegels bereits vorliegt, kann der Werkzeugspiegel noch über einen gewissen Zeitraum im Hilfs-Abbildungssystem verbleiben, bis das als Tauschmodul ausgebildete Optikmodul mit dem bearbeiteten Korrekturspiegel ankommt und eingebaut werden kann. Diese Zeit kann z.B. für Tests oder bereits für notwendige Arbeiten im Rahmen der Inbetriebnahme genutzt werden, welche nicht die volle optische Performance erfordern. Somit kann das Hilfs-Abbildungssystem mit dem eingebauten Werkzeugmodul in einem Hilfsbetrieb betrieben werden, um Tests durchzuführen und/oder um die Inbetriebnahme am zweiten Ort vorzubereiten.
• Obwohl es möglich ist, dass im optischen Abbildungssystem nur ein einziges austauschbares Optikmodul mit einem als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegel vorgesehen ist, sind vorzugsweise mehrere solcher Optikmodule vorgesehen, also beispielsweise zwei, drei oder vier solcher Tauschmodule und entsprechend zugeordnete Werkzeugspiegel.
• Die Formmessung bzw. die Formmessungen und die Systemmessung(en) können am gleichen Ort durchgeführt werden, z.B. am Ort des Herstellers der Spiegel und/oder des Abbildungssystems in demselben Messraum oder in unterschiedlichen Messräumen desselben Produktionsstandorts.
• Gemäß einer Weiterbildung ist jedoch vorgesehen, dass die Formmessung bzw. die Formmessungen an einem ersten Ort und die Systemmessung an einem von dem ersten Ort entfernten zweiten Ort durchgeführt wird. Der erste und der zweite Ort können z.B. in unterschiedlichen Städten oder unterschiedlichen Regionen eines Landes oder in unterschiedlichen Ländern und/oder auf unterschiedlichen Kontinenten liegen. Ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ort kann z.B. mehr als 100 km und/oder mehr als 1000 km und/oder mehr als 10.000 km betragen.
• Diese räumliche Trennung von Komponentenmessung (Messungen an den einzelnen Komponenten) und Systemmessung (Messungen am zusammengebauten System, das mehrere Komponenten umfasst) bietet zahlreiche technische und wirtschaftliche Vorteile und berücksichtigt, dass im Rahmen der Herstellung eines solchen hochkomplexen optischen Abbildungssystems zahlreiche nur schwierig zu kontrollierende Fehlerquellen existieren.
• Die Formmessung wird vorzugsweise am Ort des Herstellers des Spiegels und/oder des Abbildungssystems (erster Ort) durchgeführt, also räumlich nahe zur Fertigung der Spiegel. Dadurch ist ein effizientes fehlerarmes Zusammenspiel zwischen Fertigung und Kontrolle mittels Formmessung möglich. Am ersten Ort muss keine teure Systemmesstechnik vorgehalten werden.
• Der zweite Ort kann beispielsweise der Standort eines Systemintegrators sein, der mithilfe des optischen Abbildungssystems die aus vielen weiteren Komponenten bestehende EUV-Mikrolithografie-Anlage aufbaut. Eine Systemmessung kann gegebenenfalls auch am Ort der Nutzung beim Endkunden durchgeführt werden, so dass der zweite Ort auch der Nutzungsort sein kann. Mithilfe der Systemmessung wird die Abbildungsqualität des aufgebauten Hilfs-Abbildungssystems bestimmt. Diese Messung erfasst dann auch Einflüsse der Umgebung der Nutzung und eventuelle Einflüsse, die sich beim Transport zwischen Herstellungsort der Spiegel und Nutzungsort des Gesamtsystems ergeben können.
• Es ist auch möglich, dass eine Systemmessung bei einem Systemintegrator durchgeführt wird und der Austausch (Swap-Operation) beim Endkunden stattfindet. Dadurch kann eine Parallelisierung der Korrekturspiegelfertigung und des Transports des gesamten Systems zum Kunden erreicht werden, wodurch ebenfalls Zeit gespart werden kann. Die einzelnen Verfahrensschritte können somit auch auf mehr als zwei, insbesondere auf drei, unterschiedliche Orte verteilt sein.
• Dieser Ansatz berücksichtigt, dass sowohl die Einzelkomponenten des Abbildungssystems als auch das mit vielen Einzelkomponenten aufgebaute Gesamtsystem jeweils ihren Spezifikationen genügen müssen. Weiterhin wird berücksichtigt, dass eine Systemmessung beim Hersteller der Komponenten nicht notwendigerweise ausreichende Aussagekraft hat, da mit hoher Wahrscheinlichkeit am Ort einer späteren Nutzung andere Umgebungsbedingungen herrschen als am ersten Ort. Diese Variante geht also von einer räumlichen Trennung des ersten Orts vom zweiten Ort aus und optimiert die Verteilung der erforderlichen Messaufgaben.
• Zur Durchführung der Systemmessung wird vorzugsweise ein Wellenfront-Messsystem verwendet. Vorzugsweise ist eine ortsauflösende Wellenfrontmessung für mehrere Feldpunkte vorgesehen. Die Systemmessung wird vorzugsweise direkt in der EUV-Mikrolithografie-Anlage mit einer integrierten Messtechnik durchgeführt. Dadurch kann auf den Aufbau eines gesonderten System-Messstands verzichtet werden. Stattdessen kann integrierte Messtechnik genutzt werden, die auch im weiteren Betrieb der EUV-Mikrolithografie-Anlage genutzt werden kann.
• Die optische Wirkung eines Spiegels wird unter anderem durch die Oberflächenform (surface figure) bestimmt, die hier auch als „Passe“ bezeichnet wird. Abweichungen von der gemäß dem optischen Design vorgegebenen Soll-Oberflächenform werden hier dementsprechend als Passefehler (surface figure error) bezeichnet. Jeder Spiegel sollte eine genau spezifizierte Oberflächenform aufweisen. Spiegeloberflächen für EUV-Systeme sind dabei häufig als Freiformflächen ausgelegt, haben also eine Oberflächenform, die signifikant von einer sphärischen oder rotationssymmetrisch asphärischen Oberflächenform abweicht. Eine präzise Fertigung ist äußerst aufwändig. Umso wichtiger ist eine exakte Formmessung mittels eines Komponentenmesssystems.
• Bei diesen Formmessungen können Messfehler auftreten. Weiterhin können bei der Formgebung Bearbeitungsfehler auftreten. Weiterhin kann sich die Oberflächenform durch Maßnahmen bei der Montage verändern, indem zum Beispiel durch Klebereffekte oder Verschraubungseffekte Deformationen eingeführt werden, die auch als Surface-Figure-Deformation-Fehler (SFD-Fehler) bezeichnet werden können. Weiterhin können im fertig montierten System thermale Effekte auftreten, die die Oberflächenformen beeinflussen. Es können auch Lagefehler auftreten, z.B. wenn die Einbaulage im fertigen System von der Einbaulage während der Komponentenmessung abweicht.
• Diese Ausführungsform berücksichtigt auch, dass vor Auslieferung eines fertigen optischen Abbildungssystems an einen Systemintegrator oder einen Kunden bzw. Endnutzer in der Regel nicht bekannt ist, in welcher Umgebung entsprechende EUV-Mikrolithografie-Anlagen beim Endnutzer betrieben werden sollen. So kann die nutzbare Performance beispielsweise durch die Schwerkraftbedingung am Aufstellort, eventuelle Verformungen des Bodens durch andere Maschinen in der Nachbarschaft usw. so stark beeinflusst werden, dass die für den produktiven Betrieb erforderlichen Spezifikationen nicht erreicht werden können. Eine Systemmessung am Ort des Endnutzers kann diese Umstände erfassen.
• Bei dem hier skizzierten Szenario wird durch Einbau des Werkzeugspiegels ein prinzipiell funktionsfähiges Abbildungssystem geschaffen, dessen Abbildungsleistung zwar gegebenenfalls nicht der Spezifikation für einen produktiven Betrieb genügt, jedoch ausreicht, um zum Beispiel weitere Tests an dem Abbildungssystem vorzunehmen und/oder das Abbildungssystem für eine Inbetriebnahme am zweiten Ort vorzubereiten. Durch einen Betrieb des Abbildungssystems mit dem eingebauten Werkzeugmodul in einem Hilfsbetrieb zur Durchführung von Tests und/oder zur Vorbereitung einer Inbetriebnahme an dem zweiten Ort kann die Downtime der EUV-Mikrolithografie-Anlage am zweiten Ort kurzgehalten werden und nützliche Maßnahmen sind auch während der Zeit möglich, die benötigt wird, um an dem ausgewählten Spiegel die Arbeiten zur Änderung bzw. Korrektur der Oberflächenform abzuschließen. Insbesondere kann es so sein, dass der Hilfsbetrieb des Hilfs-Abbildungssystems und die Bearbeitung des Korrekturspiegels zur Änderung der Oberflächenform zumindest phasenweise gleichzeitig bzw. zeitlich überlappend bzw. parallel durchgeführt werden.
• Wenn diese Arbeiten dann abgeschlossen sind und das ausgewählte Optikmodul mit der korrigierten Oberflächenform am zweiten Ort angekommen ist, kann das Werkzeugmodul ausgebaut und das Optikmodul mit dem die modifizierte Oberflächenform aufweisenden ausgewählten Spiegel an derselben Einbauposition wieder eingebaut werden.
• Das Werkzeugmodul ist dann frei für eine weitere Nutzung und kann beispielsweise beim Aufbau eines anderen, nominell identischen optischen Abbildungssystems in gleicher Weise genutzt werden.
• Gemäß einer Weiterbildung ergibt sich ein besonderer Vorteil dadurch, dass die Formmessung zur Bestimmung der Oberflächenform des Werkzeugspiegels mit demselben Komponentenmesssystem durchgeführt wurde, mit welchem auch der durch den Werkzeugspiegel ersetzte, ausgewählte Spiegel (Korrekturspiegel) vermessen wurde oder wird. Diese Vorgehensweise berücksichtigt, dass auch Komponentenmesssysteme grundsätzlich nicht fehlerfrei messen können, so dass deren Messergebnisse mit einem Absolutfehler behaftet sein können, der nicht oder nur mit großem Aufwand bestimmt werden kann. Wenn jedoch der Korrekturspiegel und der zugeordnete Werkzeugspiegel mit demselben Komponentenmesssystem vermessen werden, dann sind die Ergebnisse der Formmessung in beiden Fällen mit demselben Absolutfehler behaftet, der dadurch verschwindet bzw. im weiteren Verlauf des Verfahrens keine Rolle spielt. In anderen Worten: ist man nur an der optischen Differenzwirkung aufgrund der Änderung der Oberflächenform interessiert, so heben sich die Absolutfehler der Komponentenmessung für beide Spiegel des Tauschpaares bei der optischen Differenzbildung gegenseitig auf.
• Im Allgemeinen muss es nicht dasselbe Messsystem sein, sondern es kann ausreichen, wenn es sich um ein gleiches Messsystem handelt, z.B. um einen Zwilling gleicher Bauart. Wichtig ist, dass sichergestellt ist, dass der Absolutfehler zwischen zwei Passemesssystemen gleich ist. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn dasselbe Messsystem verwendet wird.
• Bei dem Verfahren ist es nicht zwingend erforderlich, dass bei allen zum Aufbau des optischen Abbildungssystems genutzten Spiegeln eine Formmessung zur Bestimmung der Oberflächenform durchgeführt werden muss. Gemäß einer Weiterbildung ist jedoch vorgesehen, dass an jedem der zum Aufbau des Abbildungssystems vorgesehenen Spiegel mittels eines Komponentenmesssystems eine Formmessung zur Bestimmung einer Oberflächenform durchgeführt wird. Wenn die Oberflächenformen im Rahmen der Messgenauigkeit bekannt sind, lassen sich aus den Ergebnissen der Systemmessung zuverlässigere Schlüsse und Prognosen ableiten.
• Ein Werkzeugspiegel kommt gemäß diesem Konzept nur temporär zum Einsatz, um damit vorübergehend ein Hilfs-Abbildungssystem aufzubauen, welches schon für Testzwecke oder dergleichen genutzt werden kann, während ein endgültig einzubauendes Tauschmodul mit Korrekturspiegel zur endgültigen Festlegung seiner Oberflächenform bearbeitet und danach geliefert wird. Nach der Austauschoperation wird der Werkzeugspiegel dann frei, um gegebenenfalls beim Aufbau eines anderen optischen Abbildungssystems genutzt zu werden, welches einen Spiegel mit der vorhandenen oder einer modifizierten Oberflächenform benötigt, und zwar entweder als Werkzeugspiegel zur temporären Nutzung oder auch als „scharfer“ Spiegel zum endgültigen Verbleib im Abbildungssystem für die spätere Nutzung. Gemäß einer Weiterbildung kann somit dasselbe Werkzeugmodul mehrfach verwendet werden. Ein ursprünglich bei einem Abbildungssystem eingebauter Werkzeugspiegel kann also später in einem anderen, neu aufzubauenden Abbildungssystem zum Beispiel zur Erstwellenfrontmessung als Werkzeugspiegel oder zur Justage als Passe-korrigierter Tauschspiegel erneut verbaut werden. Dieses Konzept wird hier auch als „Konzept der umlaufenden Werkzeugspiegel“ bezeichnet. Je nach Notwendigkeit können dabei Teile eines Werkzeugmoduls mit Werkzeugspiegeln wiederaufgearbeitet, repariert oder getauscht werden. Die Anzahl der Umlaufzyklen eines Werkzeugspiegels kann beschränkt sein, z.B. auf zwei, drei, vier oder fünf oder mehr Nutzungen.
• Dieses Konzept kann auch im Hinblick auf Kenntnisse über die Messsysteme von Vorteil sein. Gemäß einer Weiterbildung wird an einem Werkzeugspiegel zusätzlich zu einer ersten Komponentenmessung mindestens eine weitere Komponentenmessung an dem Werkzeugspiegel mit demselben Komponentenmesssystem durchgeführt, und die Ergebnisse von zwei oder mehr mit zeitlichem Abstand mit demselben Komponentenmesssystem durchgeführten Formmessungen an demselben Werkzeugspiegel werden verglichen, um eventuelle Drift-Effekte an dem Komponentenmesssystem identifizieren zu können. Bei dieser Variante dient somit ein bestimmter Werkzeugspiegel als Referenzelement zur Kalibrierung des Komponentenmesssystems.
• Ein mehrfaches Verwenden derselben Werkzeugspiegel in unterschiedlichen Abbildungssystemen kann auch so genutzt werden, dass an den jeweiligen Abbildungssystemen Systemmessungen zur Bestimmung der Abbildungsqualität des Abbildungssystems mit eingebautem Werkzeugspiegel (einem oder mehreren) durchgeführt werden sowie Rekonstruktionsrechnungen an den Messergebnissen der Systemmessungen zur Bestimmung eines Formfehler-Beitrags des Werkzeugspiegels. Mit anderen Worten kann durch Verrechnen von Messergebnissen von Systemmessungen an den Abbildungssystemen ein durch die Oberflächenform des Werkzeugspiegels eingeführter Passefehler durch Rekonstruktion ermittelt werden.
• Die Verwendung derartiger Werkzeugmodule mit Werkzeugspiegeln bietet darüber hinaus weitere Vorteile im Rahmen von Fertigungsprozessen für optische Abbildungssysteme für EUV-Mikrolithografie-Anlagen. Beispielsweise kann gemäß einer Weiterbildung mindestens eine weitere Komponentenmessung an dem Werkzeugspiegel mithilfe des Komponentenmesssystems durchgeführt werden, und die Ergebnisse von zwei oder mehr mit zeitlichem Abstand durchgeführten Formmessungen an demselben Werkzeugspiegel mit demselben Komponentenmesssystem können zur Ermittlung von Drift-Effekten an dem Komponentenmesssystem genutzt werden.
• Gemäß einer Weiterbildung ist eine mehrfache Verwendung desselben Werkzeugmoduls in unterschiedlichen Abbildungssystemen vorgesehen.
• Weiterhin werden Systemmessungen an den Abbildungssystemen zur Bestimmung der Abbildungsqualität der Abbildungssysteme jeweils bei eingebautem Werkzeugmodul durchgeführt.
• Ein ursprünglich eingebauter Werkzeugspiegel kann später in einem neu ausgelieferten System zur Erstwellenfrontvermessung (Systemmessung) und Justage erneut verbaut werden. Je nach Notwendigkeit können dabei Teile der Werkzeugmodule wiederaufgearbeitet, repariert oder getauscht werden. Die mehrfache Nutzung von Werkzeugmodulen mit Werkzeugspiegeln wird hier auch als „Konzept der umlaufenden Werkzeugspiegel“ bezeichnet.
• Die Erfindung betrifft auch ein optisches Abbildungssystem für eine EUV-Mikrolithographie-Anlage, das mithilfe des Verfahrens hergestellt (Erstherstellung) oder wiederhergestellt (nach einer Nutzungsphase) ist, sowie eine damit ausgestattete EUV-Mikrolithografie-Anlage.
• KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
• 1 zeigt Komponenten einer EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem Projektionsobjektiv gemäß einem Ausführungsbeispiel;
• 2A bis 2Dzeigen unterschiedliche Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optischen Abbildungssystems.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Herstellung und Inbetriebnahme einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie beschrieben.
• Die schematische 1 zeigt Komponenten einer EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage EXP zur Belichtung eines im Bereich einer Bildebene IS eines Projektionsobjektivs PO angeordneten strahlungsempfindlichen Substrats W mit mindestens einem Bild eines im Bereich einer Objektebene OS des Projektionsobjektivs angeordneten Musters einer reflektiven Maske M. Das Projektionsobjektiv PO ist ein Beispiel für ein optisches Abbildungssystem für die EUV-Lithographie. Das Projektionsobjektiv PO bildet das Muster der Maske in verkleinerndem Maßstab in die Bildebene ab, in der das zu belichtendes Substrat W, z.B. ein Halbleiterwafer, angeordnet ist.
• Die Projektionsbelichtungsanlage wird mit der Strahlung einer primären Strahlungsquelle RS betrieben. Ein Beleuchtungssystem ILL dient zum Empfang der Strahlung der primären Strahlungsquelle und zur Formung von auf das Muster der Maske M gerichteter Beleuchtungsstrahlung. Das Projektionsobjektiv PO dient zur Abbildung der Struktur des Musters auf das lichtempfindliche Substrat W.
• Die primäre Strahlungsquelle erzeugt Strahlung im extremen Ultraviolettbereich (EUV-Bereich), insbesondere mit Wellenlängen zwischen 5 nm und 15 nm. Damit das Beleuchtungssystem und das Projektionsobjektiv in diesen Wellenlängenbereich arbeiten können, sind sie mit für EUV-Strahlung reflektiven optischen Elementen aufgebaut.
• Das Beleuchtungssystem formt die von der Strahlungsquelle kommende Strahlung und leuchtet damit ein Beleuchtungsfeld aus, das in der Objektebene OS des Projektionsobjektivs PO oder in dessen Nähe liegt. Form und Größe des Beleuchtungsfeldes bestimmen dabei Form und Größe des effektiv genutzten Objektfeldes in der Objektebene OS. Das Beleuchtungsfeld ist in der Regel schlitzförmig mit großem Aspektverhältnis zwischen Breite und Höhe.
• Eine Einrichtung RST zum Halten und Manipulieren der Maske M (Retikel) ist so angeordnet, dass das an der Maske angeordnete Muster in der Objektebene OS des Projektionsobjektives PO liegt, welche hier auch als Retikelebene bezeichnet wird. Die Maske ist in dieser Ebene zum Scannerbetrieb in einer Scan-Richtung (y-Richtung) senkrecht zur Referenzachse des Projektionsobjektivs (parallel zur z-Richtung) mit Hilfe eines Scanantriebs bewegbar.
• Das zu belichtende Substrat W wird durch eine Einrichtung WST gehalten, die einen Scannerantrieb umfasst, um das Substrat synchron mit der Maske M senkrecht zur Referenzachse in einer Scanrichtung (y-Richtung) zu bewegen. Je nach Auslegung des Projektionsobjektivs PO können diese Bewegungen von Maske und Substrat zueinander parallel oder gegenparallel erfolgen.
• Die Einrichtung WST, die auch als „Waferstage“ bezeichnet wird, sowie die Einrichtung RST, die auch als „Retikelstage“ bezeichnet wird, sind Bestandteil einer Scannereinrichtung, die über eine Scan-Steuereinrichtung gesteuert wird, welche bei der Ausführungsform in die zentrale Steuereinrichtung CU der Projektionsbelichtungsanlage integriert ist.
• Das Projektionsobjektiv PO des Beispiels umfasst sechs Spiegel M1 bis M6 mit konkav oder konvex gekrümmten Spiegelflächen. Es kann sich dabei um Freiformflächen handeln. Zwischen Objektfeld und Bildfeld wird ein Zwischenbild generiert. Andere Konstruktionen, z.B. mit mehr oder weniger Spiegeln mit oder ohne Zwischenbild sind möglich.
• Alle optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage EXP sind in evakuierbaren Gehäusen H untergebracht. Der Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage erfolgt unter Vakuum. EUV-Projektionsbelichtungsanlagen sind z.B. aus der Offenlegungsschrift DE 10 2021 201 162 A1 bekannt, deren Offenbarung durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.
• Die Projektionsbelichtungsanlage umfasst ein Wellenfrontmesssystem WMS, das bei der EUV-Arbeitswellenlänge arbeitet und das dafür eingerichtet ist, eine Messung der Wellenfront der Projektionsstrahlung vorzunehmen, die im Projektionsobjektiv von der Maske zum zu belichtenden Substrat verläuft. Vorzugsweise ist eine ortsauflösende Messung für mehrere Feldpunkte vorgesehen. Es können beispielsweise Wellenfrontmesssysteme der Art vorgesehen sein, die in US 7,333,216 B2 oder US 6,650,399 B2 beschrieben sind, deren Offenbarungsgehalt insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.
• Anhand der schematischen 2A bis 2D werden einige Besonderheiten von hier vorgestellten Verfahren zur Herstellung von optischen Abbildungssystemen in Form von EUV-Projektionsobjektiven erläutert. Dabei veranschaulichen die 2A bis 2D unterschiedliche Verfahrensschritte, die zum Teil an unterschiedlichen Orten stattfinden. Die 2A und 2C repräsentieren dabei Vorgänge, die am Ort des Herstellers des Projektionsobjektivs (erster Ort, LOC1) stattfinden. Die 2B und 2D beziehen sich auf Vorgänge bzw. Verfahrensschritte, die an einem entfernten zweiten Ort LOC2 beim Endnutzer des Projektionsobjektivs in dessen Fertigungshalle stattfinden.
• Das Projektionsobjektiv hat im schematischen Beispielsfall vier Spiegel (erster Spiegel M1, zweiter Spiegel M2, dritter Spiegel M3 und vierter Spiegel M4), die an entsprechenden Einbaupositionen eines Tragrahmens FF (force frame) montiert werden. Im betriebsfertig zusammengebauten und justierten sowie korrigierten Zustand (2D) erfüllt das Projektionsobjektiv PO seine für den Produktivbetrieb vorgesehene Spezifikation und kann zur Herstellung von fein strukturierten Bauteilen wie beispielsweise Halbleiterchips genutzt werden. Die zur Abbildung genutzte Projektionsstrahlung verläuft dabei entlang eines in 2B und 2D schematisch dargestellten Projektionsstrahlengangs P vom Muster des Retikels M über die reflektierenden Oberflächen des ersten Spiegels M1, des zweiten Spiegels M2, des dritten Spiegels M3 und des vierten Spiegels M4 zur Oberfläche des zu strukturierenden Halbleiterwafers W, auf dem ein Bild der Maske erzeugt wird.
• Am Ort des endgültigen Zusammenbaus und der Nutzung (zweiter Ort LOC2) steht ein Systemmesssystem SMS zur Verfügung, mit dem im Wege einer ortsauflösenden Wellenfrontmessung die Wellenfront der von der Objektebene OS zur Bildebene IS verlaufenden Projektionsstrahlung gemessen und mit der gemäß Spezifikation erforderlichen Wellenfront verglichen werden kann. Damit kann die tatsächliche Abbildungsqualität mit der Soll-Abbildungsqualität gemäß Spezifikation verglichen werden.
• Das Systemmesssystem SMS wird im Rahmen des Zusammenbaus und der Justage des Projektionsobjektivs genutzt, um das Projektionsobjektiv in den betriebsfertigen Zustand, d.h. in Spezifikation, zu bringen. Im Beispielsfall ist das Systemmesssystem SMS ein Teil der Projektionsbelichtungsanlage und wird auch während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage weiterhin für Wellenfrontmessungen genutzt, um gegebenenfalls mithilfe von Manipulatoren die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs an geänderte Randbedingungen anpassen zu können.
• Die Wellenfront der Projektionsstrahlung P wird unter anderem durch die Oberflächenform der optisch genutzten Bereiche der Spiegeloberflächen beeinflusst. Diese Oberflächenform wird hier auch als „Passe“ bezeichnet. Weiterhin wird die Qualität der Wellenfront stark durch die Genauigkeit der räumlichen Lage der reflektierenden Oberflächen innerhalb des Projektionsobjektivs bestimmt. Jegliche Abweichung von einer Soll-Lage wirkt sich dabei auf den Verlauf der Wellenfront und entsprechende Abbildungsqualitätsfehler aus. Dieser Zusammenhang wird bei der Justage in Starrkörperfreiheitsgraden ausgenutzt.
• Jeder der Spiegel hat eine gemäß Spezifikation vorgegebene Soll-Oberflächenform, die idealerweise vorliegen soll, um bei perfekter Justage die theoretisch bestmögliche Abbildungsleistung zu erbringen. In der Realität gibt es jedoch u.a. durch zahlreiche Fehlerursachen bedingte Abweichungen von der Soll-Oberflächenform, wobei diese Abweichungen auch als Passefehler bezeichnet werden.
• Bei dem dargestellten Verfahren wird für jeden im Rahmen des Herstellungsprozesses genutzten Spiegel dessen Oberflächenform aufseiten des Herstellers am ersten Ort LOC1 mithilfe eines Komponentenmesssystems CMS im Rahmen einer Formmessung bestimmt. Das schematisch dargestellte Komponentenmesssystem CMS ist nach Art eines Fizeau-Interferometers aufgebaut. Da derartige Messvorrichtungen an sich bekannt sind, wird hier auf eine eingehende Beschreibung verzichtet. Beispiele können beispielsweise der WO 2006/077145 A2 entnommen werden.
• Im beispielhaften Verfahren wird für jeden der im Rahmen der Herstellung genutzten Spiegel dessen Oberflächenform durch Formmessung bestimmt, und zwar vorzugsweise mit ein- und demselben Komponentenmesssystem CMS. Vorteile dieser Vorgehensweise werden weiter unten noch erläutert. Kurz gesagt kann damit der negative Einfluss eines unvermeidbaren Absolut-Fehlers der verwendeten Komponentenmesstechnik dort beseitigt werden, wo es nur auf die Unterschiede der Passen, also auf die Differenzpasse zwischen Spiegeln ankommt. Näheres wird unten noch erläutert.
• Das Projektionsobjektiv PO ist so konstruiert, dass einige oder alle Spiegel zum Beispiel für Wartungszwecke und Reparaturzwecke relativ leicht ausgetauscht werden können. Jeder Spiegel ist dazu Teil eines Optikmoduls, das an einer zugeordneten Einbauposition mit festem örtlichen Bezug zum Tragrahmen eingebaut werden kann und aufgrund seiner Konstruktion auch ohne großen Aufwand wieder ausgebaut und ggf. ausgetauscht werden kann. Im Beispielsfall sind also alle Spiegel in Optikmodule integriert, die als Tauschmodule ausgelegt sind. Es gibt andere Ausführungsformen, bei denen nur eine Untergruppe der Spiegel auf diese Weise leicht austauschbar ist.
• Im Rahmen des Verfahrens zur Herstellung des Projektionsobjektivs werden unterschiedliche Arten von Optikmodulen genutzt, die in 2 durch unterschiedliche Schraffuren kenntlich gemacht sind.
• Im Beispielsfall sind der erste Spiegel M1 und der dritte Spiegel M3 Spiegel, die im Laufe des Verfahrens einmal an ihrer Position eingebaut und gegebenenfalls bei der Justage im Bereich der Einbauposition bezüglich ihrer Lage verändert werden, jedoch nicht dafür vorgesehen sind, nochmals ausgetauscht zu werden.
• Mindestens eines der Optikmodule ist als austauschbares Tauschmodul konfiguriert und mit einem als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegel konstruiert. Diese Optikmodule bzw. diese Spiegel sind mit dem Bezugszeichen CM (correction mirror) gekennzeichnet. Im Beispielsfall umfasst das Projektionsobjektiv zwei solcher Korrekturspiegel, nämlich den zweiten Spiegel M2 und den vierten Spiegel M4. Deren Rolle wird nachfolgend noch beschrieben.
• Weiterhin werden im Rahmen der Herstellung des Projektionsobjektivs PO auch noch zwei Werkzeugmodule mit jeweils einem Werkzeugspiegel (mit Bezugszeichen TM) verwendet. Dabei ist jedem der austauschbaren Optikmodule mit Korrekturspiegel CM genau ein Werkzeugspiegel TM zugeordnet.
• Werkzeugmodule mit einem Werkzeugspiegel zeichnen sich dadurch aus, dass das Werkzeugmodul in Bezug auf die Einbauposition des zugehörigen, als Tauschmodul ausgebildeten und mit einem Korrekturspiegel CM ausgestatteten Optikmoduls kompatible Montagestrukturen aufweist, so dass es an der gleichen Einbauposition prinzipiell in der gleichen räumlichen Lage eingebaut werden kann. Ein weiteres wesentliches Kriterium besteht darin, dass der Werkzeugspiegel gemäß einer Formmessung mit einem Komponentenmesssystem dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Oberflächenform wie der zugeordnete, als Korrekturspiegel ausgewählte Spiegel CM aufweisen sollte.
• Bei einem Werkzeugmodul mit Werkzeugspiegel TM kann es sich somit um einen konstruktiven Zwilling des zugeordneten Optikmoduls mit Korrekturspiegel CM handeln. Jedoch ist eine Identität der Oberflächenform und der Reflexionsbeschichtung weder in vollem Umfang technisch möglich noch erforderlich. Es reicht aus, wenn der Werkzeugspiegel im Wesentlichen die gleiche optische Wirkung hat wie der zugeordnete Korrekturspiegel CM, so dass aussagekräftige Systemmessungen auch dann möglich sind, wenn anstelle eines Optikmoduls mit Korrekturspiegel das zugeordnete Werkzeugmodul mit dem zugeordneten Werkzeugspiegel lagerichtig eingebaut ist.
• Es kann sein, dass ein Projektionsobjektiv mit eingebautem Werkzeugspiegel eine optische Performance im Rahmen der Spezifikation aufweist, so dass der Werkzeugspiegel prinzipiell im fertig zusammengebauten Projektionsobjektiv verbleiben könnte.
• Eine derartige Übereinstimmung zwischen Werkzeugspiegel und Korrekturspiegel ist jedoch insoweit nicht erforderlich, als das Verfahren so ausgelegt ist, dass der Werkzeugspiegel nicht im Projektionsobjektiv verbleibt, sondern vor Inbetriebnahme und Aufnahme des produktiven Betriebs gegen das zugehörige Optikmodul mit dem Korrekturspiegel ausgetauscht wird.
• Im dargestellten Beispielsfall zeigt 2B ein Zwischenstadium des Herstellungsprozesses, bei dem für den zweiten Spiegel M2 und den vierten Spiegel jeweils ein Werkzeugspiegel TM eingebaut ist. Im fertigen System (2D) sind dann in den gleichen Einbaupositionen des zweiten und des vierten Spiegels entsprechende Optikmodule mit Korrekturspiegel CM eingebaut.
• Bei der Herstellung kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden. Zunächst werden alle Spiegel mithilfe eines Komponentenmesssystems CMS vermessen, um die Oberflächenformen der Spiegel (also die Passe) zu bestimmen. Hierbei ist zu beachten, dass jedenfalls die Oberflächenform bzw. die Passe der Werkzeugspiegel TM und diejenige der zugeordneten Korrekturspiegel CM möglichst genau bekannt sein sollten. Eine Vermessung von Korrekturspiegeln und Werkzeugspiegeln mit demselben Komponentenmesssystem löst eventuelle Probleme, die durch unvermeidbare Absolutfehler der Passe-Messtechnik bzw. des Komponentenmesssystems CMS verursacht werden, da im Verfahren nur die Differenzpassen, also die Differenz zwischen der Passe des eingebauten Werkzeugspiegels und der Passe des einzubauenden Tauschspiegels, möglichst genau bekannt sein müssen. Typischerweise werden die Oberflächenformen aller einzubauenden Spiegel vermessen, möglichst mit demselben Komponentenmesssystem.
• Am zweiten Ort LOC2, beispielsweise am Ort des Endnutzers, wird dann ein Projektionsobjektiv PO zusammengebaut, das in Teilen schon dem herzustellenden Projektionsobjektiv entspricht, jedoch anstelle der als Korrekturspiegel CM vorgesehenen Spiegel bzw. deren Optikmodule noch die jeweils zugehörigen Werkzeugspiegel TM und deren Optikmodule beinhaltet. Das Projektionsobjektiv mit eingebauten Werkzeugspiegeln (vgl. 2B) kann als Hilfs-Abbildungssystem verstanden werden, welches zwar noch nicht die für den produktiven Betrieb erforderliche Abbildungsqualität innerhalb der Spezifikation haben muss, die Abbildungsqualität aber ausreichend gut sein sollte, um einen Hilfsbetrieb aufzunehmen, der beispielsweise für die Justage in Festkörperfreiheitsgraden genutzt wird.
• Das Hilfs-Abbildungssystem wird dann unter Kontrolle durch das Systemmesssystem SMS weitestmöglich mechanisch justiert, bis die Spiegel ihre vorerst bestmögliche räumliche Lage in den Einbaupositionen erhalten. Dann wird eine abschließende Systemmessung durchgeführt, um die Abbildungsqualität des bestmöglich justierten Hilfs-Abbildungssystems nach Einbau und Starrkörper-Justage der Optikmodule in den Einbaupositionen zu bestimmen.
• Diese gemessene Abbildungsqualität wird dann mit der für den produktiven Betrieb angestrebten Soll-Abbildungsqualität gemäß Spezifikation verglichen, um eventuelle Abbildungsqualitätsfehler zu bestimmen. Diese Restaberrationen bzw. diese verbleibenden Abbildungsqualitätsfehler sind meist durch Justage in Festkörperfreiheitsgraden nicht mehr signifikant zu reduzieren.
• Hier kommt nun die Rolle der Korrekturspiegel CM zum Tragen. Aufgrund der Systemmessung und des Vergleichs mit der Soll-Abbildungsqualität wird bestimmt, welche Oberflächenform der zu einem Werkzeugspiegel gehörenden Korrekturspiegel CM haben müsste, um den gemessenen Wellenfrontfehler möglichst weitgehend zu verringern. Mit anderen Worten wird für jeden der eingebauten Werkzeugspiegel die Differenzpasse bzw. der Oberflächenformunterschied berechnet, der erforderlich wäre, um eine Abbildungsleistung in Spezifikation zu erzielen.
• Sobald diese Information vorliegt, kann mit der Bearbeitung der als Korrekturspiegel CM ausgewählten Spiegel begonnen werden, um durch diese Bearbeitung die Oberflächenform so in eine modifizierte Oberflächenform zu überführen, dass diese zur Reduzierung des Abbildungsfehlers geeignet ist. Während dieser in der Regel sehr zeitaufwändigen Arbeiten kann das zusammengebaute Hilfs-Abbildungssystem (2B) weiterbetrieben werden, beispielsweise um weitere Schritte der Inbetriebnahme vorzubereiten oder um das Projektionsobjektiv hinsichtlich anderer Vorgaben zu testen.
• Nach Beendigung der Oberflächenbearbeitung der Korrekturspiegel CM werden diese dann durch eine Tauschoperation (SWAP-Operation) gegen die jeweils zugehörigen Werkzeugspiegel ausgetauscht, indem die Optikmodule mit Werkzeugspiegeln aus dem Hilfs-Abbildungssystem ausgebaut werden und an deren Stelle die Tauschmodule mit dem jeweils bearbeiteten zugehörigen Korrekturspiegel eingebaut werden.
• Danach wird eine weitere Systemmessung durchgeführt, auf deren Grundlage eine Starrkörper-Justage durchgeführt wird, um die optischen Effekte der mechanischen Einbautoleranzen zu minimieren. In der Regel wird sich dabei bereits eine wesentliche Besserung in der Abbildungsqualität einstellen. Diese kann erfahrungsgemäß durch weitere (kleine) Justageschritte in Starrkörperfreiheitsgraden optimiert werden, was wiederum unter Kontrolle des Systemmesssystems SMS so lange durchgeführt wird, bis die bestmögliche Abbildungsqualität erreicht ist.
• Diese hier beispielhaft dargestellte Vorgehensweise bietet gegenüber herkömmlichen Konzepten erhebliche wirtschaftliche Vorteile hinsichtlich Ressourcennutzung und Zeitaufwand, ohne dass bei der Abbildungsleistung Kompromisse gemacht werden müssen. Unter anderem bietet das Konzept den Vorteil, dass aufseiten des Herstellers des Projektionsobjektivs (hier am ersten Ort LOC1) keine teure Systemmesstechnik, beispielsweise in Form eines ortsauflösenden Wellenfrontmesssystems, für diese Zwecke bereitgehalten werden muss. Die Systemmessung wird aufseiten des Endnutzers am zweiten Ort LOC2 durchgeführt, wo für den späteren produktiven Betrieb ohnehin Systemmesstechnik in der Projektionsbelichtungsanlage verfügbar ist.
• Das Verfahren kann auch so beschrieben werden, dass dem Endnutzer zunächst ein weitgehend unjustiertes Abbildungssystem geliefert wird, wobei man jedoch die Oberflächenform bzw. Passen der einzelnen Spiegel inklusive der Werkzeugspiegel TM durch Komponentenmessung gut kennt. Obwohl der Hersteller keine Systemmesstechnik benötigt, die beim Nutzer ohnehin vorhanden ist, bietet die Vorgehensweise die Möglichkeit, einen oder mehrere Korrekturspiegel CM zur Verminderung von nach der Starrkörper-Justage verbleibenden Restaberrationen genau zu fertigen. Für diese Systemkorrektur wird ein Spiegeltausch (mirror swap) benötigt. Dieser führt jedoch nicht zu größeren Ausfallzeiten (Downtime) aufseiten des Nutzers, da das Projektionsobjektiv als Hilfs-Abbildungssystem mit eingebauten Werkzeugspiegeln bereits für viele Aufgaben im Vorfeld der Inbetriebnahme genutzt werden kann.
• Die Werkzeugspiegel können nach ihrem Einsatz bei Herstellung eines Projektionsobjektivs für andere Zwecke genutzt werden, beispielsweise im Zusammenhang mit der Herstellung eines nominell baugleichen Projektionsobjektivs. Dabei können sie als Werkzeugspiegel oder als letztendlich eingebaut verbleibende Korrekturspiegel genutzt werden, sofern die Qualität der Spiegeloberfläche inklusive Reflexionsbeschichtung ausreicht. Die ursprünglich eingebauten Werkzeugspiegel TM können somit in einem neu ausgelieferten System wieder zur Erstwellenfrontmessung und Justage erneut verbaut werden. Je nach Notwendigkeit können dabei Teile der Werkzeugspiegel bzw. der Optikmodule wiederaufgearbeitet, repariert oder getauscht werden.
• Ein Werkzeugspiegel kann für mehrere Herstellungsprozesse sukzessive genutzt werden, beispielsweise für zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Herstellungsprozesse. Sofern die Qualität nach einer Nutzung dafür nicht reicht, kann ein Werkzeugspiegel aufgearbeitet und erneut weiterbenutzt werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102021 201 162 A1 [0005, 0066]
• WO 2006/077145 A2 [0012, 0074]
• US 2012/212721 A1 [0024]
• US 2014/307308 A1 [0024]
• US 2012/300184 A1 [0024]
• DE 10 2014 225 197 A1 [0024]
• US 2019/018324 A1 [0024]
• DE10 2021 213 148 A1 [0024]
• DE 10 2015 201 141 A1 [0024]
• US 2016/209750 A1 [0024]
• DE 10 2011 076014 A1 [0024]
• US 7,333,216 B2 [0067]
• US 6,650,399 B2 [0067]

Claims (14)

1. Verfahren zum Herstellen eines optischen Abbildungssystems für eine EUV-Mikrolithographie-Anlage, wobei das optische Abbildungssystem entlang eines von einer Objektebene zu einer Bildebene des Abbildungssystems führenden Abbildungsstrahlengangs mehrere jeweils einen Spiegel tragende Optikmodule aufweist, die an zugeordneten Einbaupositionen eines Tragrahmens eingebaut sind, wobei mindestens eines der Optikmodule als austauschbares Tauschmodul mit einem als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegel konstruiert ist, das Verfahren mit folgenden Schritten: A) Durchführen einer Formmessung zur Bestimmung einer Oberflächenform des als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegels mittels eines Komponentenmesssystems; B) Bereitstellen eines Werkzeugmoduls mit einem Werkzeugspiegel, wobei (i) das Werkzeugmodul in Bezug auf die Einbauposition des als Tauschmodul ausgebildeten Optikmoduls kompatible Montagestrukturen aufweist, und (ii) der Werkzeugspiegel gemäß einer Formmessung mit einem Komponentenmesssystem dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Oberflächenform aufweist wie der Korrekturspiegel; C) Aufbauen eines Hilfs-Abbildungssystems durch Einbauen von Optikmodulen mit Spiegeln an zugehörigen Einbaupositionen des Tragrahmens, wobei an der Einbauposition des als Tauschmodul ausgebildeten Optikmoduls das Werkzeugmodul eingebaut wird; D) Durchführen einer Systemmessung zur Bestimmung einer Abbildungsqualität des Hilfs-Abbildungssystems nach Einbau und Starrkörper-Justage der Optikmodule in den Einbaupositionen mittels eines Systemmesssystems; E) Vergleichen der gemessenen Abbildungsqualität mit einer Soll-Abbildungsqualität des optischen Abbildungssystems zur Bestimmung eines Abbildungsqualitätsfehlers; F) Ermittlung einer zur Reduzierung des Abbildungsqualitätsfehlers geeigneten Änderung der Oberflächenform des Korrekturspiegels; G) Bearbeiten des Korrekturspiegels zur Änderung der Oberflächenform in eine zur Reduzierung des Abbildungsfehlers geeignete modifizierte Oberflächenform; H) Ausbauen des Werkzeugmoduls und Einbauen des als Tauschmodul ausgebildeten Optikmoduls mit dem die modifizierte Oberflächenform aufweisenden Korrekturspiegel; I) Durchführen einer Systemmessung zur Bestimmung der Abbildungsqualität des optischen Abbildungssystems.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bewertung von Ergebnissen der Systemmessung und, wenn das Ergebnis der Systemmessung eine außerhalb der Toleranzen liegende Abbildungsqualität anzeigt, eine Justageoperation zur Justage von verbauten Optikmodulen in ihren Starrkörper-Freiheitsgraden zur Verbesserung der Abbildungsqualität sowie eine weitere Systemmessung, wobei Justage-Operationen und Systemmessungen wiederholt werden, bis eine Systemmessung eine innerhalb der Toleranzen liegende Abbildungsqualität anzeigt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmessung an einem ersten Ort, insbesondere am Ort des Herstellers des Abbildungssystems, und die Systemmessung an einem von dem ersten Ort entfernten zweiten Ort durchgeführt wird, insbesondere am Ort eines Endnutzers oder eines Systemintegrators.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Systemmessung ein Wellenfront-Messsystem verwendet wird, wobei vorzugsweise eine ortsauflösende Wellenfrontmessung für mehrere Feldpunkte durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemmessung in der EUV-Mikrolithografie-Anlage mit einen in die EUV-Mikrolithografie-Anlage integrierten Systemmesssystem durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmessung am Werkzeugspiegel mit demselben Komponentenmesssystem durchgeführt wird wie die Formmessung an dem zugeordneten, als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegel.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der zum Aufbau des Abbildungssystems vorgesehenen Spiegel mittels eines Komponentenmesssystems eine Formmessung zur Bestimmung einer Oberflächenform durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Betreiben des Hilfs-Abbildungssystems mit dem eingebauten Werkzeugmodul in einem Hilfsbetrieb zur Durchführung von Tests und/oder zur Vorbereitung einer Inbetriebnahme an dem zweiten Ort.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsbetrieb des Hilfs-Abbildungssystems und die Bearbeitung des Korrekturspiegels zur Änderung der Oberflächenform zumindest phasenweise gleichzeitig durchgeführt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Durchführung mindestens einer weiteren Komponentenmessung an dem Werkzeugspiegel mit demselben Komponentenmesssystem und Vergleichen von Ergebnissen von zwei oder mehr mit zeitlichem Abstand mit demselben Komponentenmesssystem durchgeführten Formmessungen an demselben Werkzeugspiegel zur Ermittlung von Drift-Effekten an dem Komponentenmesssystem.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mehrfaches Verwenden desselben Werkzeugspiegels in unterschiedlichen Abbildungssystemen; Durchführen von Systemmessungen an den Abbildungssystemen zur Bestimmung der Abbildungsqualität der Abbildungssysteme bei eingebautem Werkzeugspiegel.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ausgelegt ist zur Herstellung oder Wiederherstellung eines optischen Abbildungssystems, das als Projektionsobjektiv von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen oder EUV-Maskeninspektionsanlagen zur Inspektion von Masken für die EUV-Mikrolithographie ausgelegt ist.
13. Optisches Abbildungssystem für eine EUV-Mikrolithographie-Anlage, umfassend mehrere jeweils einen Spiegel tragende Optikmodule, die entlang eines von einer Objektebene zu einer Bildebene des Abbildungssystems führenden Abbildungsstrahlengangs an zugeordneten Einbaupositionen eines Tragrahmens eingebaut sind, wobei mindestens eines der Optikmodule als austauschbares Tauschmodul mit einem als Korrekturspiegel ausgewählten Spiegel konstruiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Abbildungssystems durch ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
14. EUV-Mikrolithographie-Anlage umfassend ein optisches Abbildungssystem nach Anspruch 13.

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