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WO2015067442A1 - Vorrichtung zum ermitteln eines kippwinkels wenigstens eines spiegels einer lithographieanlage sowie verfahren - Google Patents

Vorrichtung zum ermitteln eines kippwinkels wenigstens eines spiegels einer lithographieanlage sowie verfahren Download PDF

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WO2015067442A1
WO2015067442A1 PCT/EP2014/072022 EP2014072022W WO2015067442A1 WO 2015067442 A1 WO2015067442 A1 WO 2015067442A1 EP 2014072022 W EP2014072022 W EP 2014072022W WO 2015067442 A1 WO2015067442 A1 WO 2015067442A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pattern
mirror
tilt angle
detected
comparator
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2014/072022
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Horn
Markus Holz
Jörg Specht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to JP2016552672A priority Critical patent/JP6503368B2/ja
Publication of WO2015067442A1 publication Critical patent/WO2015067442A1/de
Priority to US15/145,114 priority patent/US10007195B2/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G03F7/70116—Off-axis setting using a programmable means, e.g. liquid crystal display [LCD], digital micromirror device [DMD] or pupil facets
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD

Definitions

  • the invention relates to a device for determining a tilt angle we _ least one mirror of a lithographic system and a method.
  • lithography equipment is used in the fabrication of integrated circuits (ICs) to image a mask pattern in a mask onto a substrate, such as a silicon wafer.
  • a signal generated by an optical system light beam is directed ge ⁇ through the mask onto the substrate.
  • EUV lithography systems are currently being developed which use light with a wavelength in the range from 5 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm.
  • EUV stands for "Extreme Ultraviolet”.
  • lithography systems must reflective optics because of the high absorption of most materials of light of this wave ⁇ length, ie mirror, instead of - as before - breaking optics, ie lenses are used.
  • mirror fields also referred to as mirror arrays
  • the mirrors can each be tilted about one or two mutually perpendicular axes in order to guide the light in a suitable way to the substrate to be exposed.
  • These actuators are assigned for the tilting of the mirrors, which are controlled by ei ⁇ loop control circuit.
  • a device for monitoring the tilt angle of a respective mirror is provided.
  • a device for monitoring at least one mirror comprises a detection device and a pattern source.
  • a pattern provided by the pattern source is applied to the detector by the mirror. reflects.
  • the tilt angle of the mirror is determined.
  • the mirror of a mirror box regularly have a resonance frequency of a few hundred Hertz, so that a rapid measurement of Kippwin ⁇ kels is desirable. This could allow a faster control of Kippwin ⁇ kels, so the quality of the imaged on the substrate mask pattern may ultimately be improved.
  • the kit through ⁇ lithography system can be increased.
  • a device for determining a tilt angle of at least one mirror of a lithography system includes a pattern generating means for generating a pattern, a Bilderfas ⁇ sungs adopted for detecting the pattern generated and reflected by the mirror, a comparison means for providing a comparison resulting ⁇ Nisses in function of a comparison of the detected pattern with a Refe ⁇ ence pattern, and an evaluation device for determining the tilt angle as a function of the comparison result.
  • the image capture device and the comparator device are provided in the same integrated circuit.
  • the tilting angle of a mirror can we ⁇ ilias be determined very quickly.
  • the spatial The summary of the image acquisition and comparison device allows a faster signal processing.
  • the tilt angle at a frequency well above the resonant frequency of the corresponding mirror, for example up to five times Resonanzfre acid sequence of scanning. This allows an aliasing-free measurement. Except ⁇ which the measurement is less sensitive to background light, as time ⁇ Lich varying patterns can be used quickly.
  • this scanning can be done in an outer loop. That is, a local control loop, for example in an ASIC (application-specific integrated circuit), which is provided in the immediate vicinity of the associated mirror, can be omitted.
  • a remote from a respective mirror ER- mediation of the tilt angle (outer loop) has the further advantage that the structure of each mirror or a drive of the same club ⁇ fanned. This is particularly advantageous in terms of an exchange of components for service purposes in case of failure.
  • a digital control of the tilt angle of each mirror capacity can be also over the outer Re ⁇ gel Vietnamese, which simplifies an error response.
  • Thechrosversor ⁇ account the control of a respective mirror is simplified, resulting in cost advantages ⁇ .
  • a "pattern” is to be understood as meaning one or more points of light which emit light.
  • the light emitted by the light points can change in intensity over time-in particular periodically.
  • the intensity of the emitted light can vary between zero, ie no light, and a maximum value.
  • light herein is meant any elekt ⁇ romagnetician radiation.
  • the pattern- generating ⁇ device a printed carrier, such as paper or canvas, have.
  • the pattern generation device may have a screen, such as a TFT screen, on which the pattern is displayed.
  • the pattern generating means may comprise a plurality se ⁇ parater lamps in a suitable arrangement.
  • the lamps Kgs ⁇ NEN example in the form of light emitting diodes, in particular in the form of a light emitting diode array (LED array), may be formed.
  • the at least one mirror may be configured to reflect only a sample detail of the pattern generated by the pattern generating device onto the image capture device. This embodiment is presently encompassed by the "image acquisition device for detecting the generated and reflected pattern".
  • the image capture device comprises at least one photosensitive element which converts an optical signal (light which is part of the pattern) into an electrical signal.
  • the at least one photosensitive element is part of the integrated circuit.
  • a camera may be easily see ⁇ having a plurality of integrated circuits, a respective integrated circuit is adapted to monitor each of a mirror.
  • the evaluation device is set up to output a signal which contains or represents information about the tilt angle.
  • An "integrated circuit" is a present on a single semi-conductor substrate ⁇ (wafer) arranged electronic circuit (also referred to as monolithic ⁇ shear-circuit) to understand.
  • the device may comprise a plurality of mirrors, each of which reflects a pattern onto an associated image capture device.
  • a respective comparison means provides a respective comparison result in dependence ⁇ From a comparison of the detected pattern with a reference pattern.
  • An evaluation device assigned in each case determines a tilt angle of a respective mirror as a function of the result of the comparison.
  • a respective image capture device and a respective comparator device are provided in a respective integrated circuit.
  • the plurality of tegrated in ⁇ circuits may be provided in a camera.
  • the device can also detect a tilt angle of a section of a mirror in the form of a free-form surface.
  • Such free ⁇ form surfaces are divided into areas which are warp ⁇ bar respectively by means of actuators, so as to direct the light to a suitable way to the exposed substrate.
  • the "tilt angle" in this case is to be understood as including an orientation of a section of such a free-form surface.
  • the comparison of the detected pattern with the reference pattern includes the Ver ⁇ equal to a first electrical signal to a second electrical signal. These can each be analog or digital.
  • the detected pattern may be only a portion of the generated and reflected pattern of the mirror in temporal and / or spatial terms.
  • Example ⁇ as it can be provided that the mirror or the image capture device in spatial terms "sees” only part of the pattern generation source or the image ⁇ screen and thus the pattern produced.
  • the pattern runs by on the pattern generator or the screen, "sees” the Mirror ⁇ gel or the image capture device over time the total generated Mus ⁇ ter.
  • the apparatus may be adapted to detect a respective tilt angle we ⁇ iquess of a mirror about two different axes.
  • the pattern generating device is adapted to generate a time-varying pattern. By comparison with the reference pattern, the tilt angle can be determined so easily.
  • the comparator device is directed to provide the comparison result as a function of a comparison of a phase of the pattern with a phase of the reference pattern.
  • a sol ⁇ cher phase comparison allows the tilt angle to it ⁇ convey reliable and fast.
  • Phase is not to be understood as limiting to a sinusoidal signal here.
  • the pattern as well as the reference pattern can be any other perio ⁇ Dische signal, for example in the form of a rectangular pulse or a perio ⁇ sized randomized signal having.
  • the "phase comparator” is intended vorlie ⁇ quietly also include determining a time offset other.
  • the comparison means a correlator, a phase locked loop and / or a phase-measuring circuit.
  • the pattern generating means is arranged to generate two mutually perpendicular directions in time Variegated ⁇ Liche pattern or perpendicular to each other in two directions temporally changed ⁇ derliches pattern. This makes it possible to determine a tilt angle of the at least one mirror about two mutually perpendicular axes.
  • Subsidiary Mutually perpendicular directions is presently an angle between 90 ⁇ 45 °, preferably ⁇ 90 ° before ⁇ 20 ° and more preferably between 90 ⁇ 5 ° to understand.
  • the pattern generating means comprises a first and a second pattern source, the first pattern source being adapted to generate the unidirectional pattern, and the second pattern source being arranged to be the temporally variable pattern in the direction perpendicular thereto to create.
  • the two sample sources are arranged spatially separate from each other. Accordingly, the first pattern source then serves to determine a first tilt angle of the at least one mirror about a first axis and the second pattern source to determine a second tilt angle of the at least one mirror about a second axis perpendicular to the first axis.
  • the pattern generating device has a single pattern source, which is adapted to generate the temporally variable pattern in two directions zueinan ⁇ the vertical directions.
  • the single pattern source may be configured to generate a pattern that meanders in a plane.
  • a respective Po ⁇ sition of the pattern is exactly mecanics assigned a mirror about the second axis of the at least a first tilt angle ei ⁇ NEN mirror about the first axis and a second tilt angle of exactly we ⁇ .
  • the mono- Zige pattern source may be adapted to generate two overlapping each other in the directions senkrech ⁇ th pattern for example with different Fre acid sequence.
  • a single pattern source may comprise up to about ⁇ the embodiment with two sample sources a simpler structure.
  • a first imaging device and a first comparator device are provided on a first integrated circuit .
  • a second image capturing means, and second comparison means to a second integrated circuit are vorgese ⁇ hen.
  • the first image capture device captures the one pattern and the second image capture device captures the other pattern.
  • the first comparing means compares the pattern having a first reference pattern and said second Ver ⁇ same means the other pattern with a second reference pattern.
  • Any number of further image acquisition devices and comparator devices for example several hundred thousand, may be provided. These can be integrated into a camera.
  • the first and second and any number of further integrated circuits can be integrated in one or more semiconductor substrates.
  • the first integrated circuit in a first camera and the second integrated circuit is provided in a second Ka ⁇ ra.
  • the first camera may be configured to monitor the tilt angle of one or more mirrors about the first axis
  • the second camera may be configured to monitor a tilt angle of the one or more mirrors about the second axis.
  • the use of two different cameras for monitoring the tilt angle about the first or second axis may favor a fast tilt angle detection.
  • the image capture device detects the patterns alternately.
  • the comparator compares the patterns in Change with a respective reference pattern. As a result, for example, no second camera is required so that a more cost-effective construction results.
  • the pattern generating means in particular the first and second patterns source respectively or the only pattern ⁇ source, a pattern with exactly one period is.
  • the period corresponds exactly to the width or height of the pattern source or the screen ⁇ screen.
  • the pattern source is configured to generate a chirp signal.
  • the chirp signal comprises generally a Sig nal ⁇ whose frequency varies with time.
  • the chirp signal may include a signal having a fundamental frequency and optionally at least one signal having a frequency that is an integer multiple of the frequency of the fundamental frequency.
  • the pattern generating device is adapted to generate a temporally constant pattern. This is an alternative to using the time-varying pattern but may be used in addition to it.
  • the pattern generation ⁇ device in particular a single pattern source, such as a screen can be configured to display a temporally constant pattern with exactly one period.
  • the comparator device is directed to the comparison result as a function of a comparison of a intensity and / or a wavelength of the detected pattern with an intensity and / or wavelength of the reference pattern.
  • the comparator device has a device for color channel analysis.
  • the integrated circuit to a pho ⁇ tocentes element which is adapted to detect the pattern generated continuously.
  • continuous is to be understood that the photosensitive element constantly has visual contact with the mirror, so no shutter (shutter) or the like is provided.
  • the comparing means of the comparator means is carried continu ously ⁇ . That is, the detected pattern is immediately compared with a reference signal to provide the comparison result. In particular, not a multiplicity of light scans and only comparisons are made thereafter .
  • the photosensitive element can pattern the neck with egg ⁇ ner frequency of for example 10 to 100 kHz or detect it.
  • a method for determining a tilt angle of at least one mirror of a lithography system comprises the steps of generating a pattern, detecting the pattern reflected on the mirror, comparing the detected pattern with a reference pattern and providing a comparison result, and determining the tilt angle depending on the comparison result.
  • the detection of the pattern and the comparison of the pattern with the reference pattern occur in the same integrated circuit.
  • Fig. 1 shows in a perspective view a device according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic view of a mirror from FIG. 1, including a pattern generator and a camera.
  • Figs. 3A to 3D show various signals for the construction of Fig. 2;
  • Fig. 4 generally shows sinusoidal signals for the structure of Fig. 2;
  • Fig. 5 shows a sinusoidal signal whose period is equal to the width of the pattern generating means
  • Fig. 6 shows a chirp signal whose period is equal to the width of the Mustererzeu ⁇ restriction device
  • Fig. 7 shows a pattern generating device according to an embodiment
  • FIG. 8 shows a pattern generating apparatus according to another exporting ⁇ approximate shape
  • FIG. 9 shows an EUV lithography system according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows in a perspective view a device 1 for determining tilt angles cp x , cp y of a plurality of mirrors 2, 3 of a mirror field 4 of a lithography system 5 shown in FIG. 9.
  • a respective mirror can be used 2, 3 suitable actuators (not shown) are assigned, which are adapted to tilt a respective mirror 2, 3 about axes x, y.
  • the device 1 comprises a pattern generating device 6 with two separa ⁇ th pattern sources 7, 7 '.
  • the pattern sources 7, 7 ' are designed, for example, in each case as TFT screens or diode arrays.
  • On the pattern source 7 runs a pattern 12 in the direction of arrow P, so for example from top to bottom, by.
  • the pattern 12 may, for example, have vertical light-dark areas traveling from top to bottom.
  • the sample source 7 ' shows a pattern 12', wel ⁇ ches in the direction of arrow Q, so, for example, horizontally from left to right, passes through.
  • the pattern 12 ' can also have alternating light-dark areas, which move from left to right.
  • the device 1 comprises two cameras 16, 16 '.
  • the cameras 16, 16 ' include, respectively, a plurality (for example, several Hunderttau ⁇ send) of integrated circuits 21, 21', only one being shown in each case by way of example ⁇ in an enlarged view in FIG. 1.
  • the camera 16 associated with the integrated circuit 21 comprises a Jardinfas ⁇ sungs noisy 22 and a United the same device 23rd
  • the image capture device 22 includes a photosensitive member 24.
  • the photosensitive element 24 detects a pattern cutout 25 of the Mus ⁇ ters 12 continuously, ie there is no shutter or the like provided to interrupt wel ⁇ cher the light path between the photosensitive element 24 and the mirror-gel 2 could.
  • the comparator 23 comprises a correlator, a phase-locked loop or a phase-measuring circuit.
  • a respective mirror 2, 3 - explained below by way of example for the mirror 2 - forms a pattern detail 25 on the photosensitive element 24 of the integrated circuit 21.
  • the photoelement 24 converts the incoming light signals into electrical measurement signals S.
  • the measuring signal S also referred to herein as erutz- tes pattern
  • a reference signal R herein as Refe rence ⁇ pattern
  • the tilt angle cp x as claimed ⁇ following explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3A to 3D, from the phase difference determined.
  • the reference signal R receives the comparator device 23 from a drive device 26, which controls the pattern source 7 to display the pattern 12.
  • the comparison result V x is transmitted from the integrated circuit 21 or the Ka ra ⁇ 16 to an evaluation 27th
  • the evaluation device 27 determines, as a function of the comparison result V x, the tilt angle cp x of the mirror 2 about the axis x (first axis).
  • the camera 16 ' has the same structure as the camera 16.
  • the above statements regarding the circuit 21 apply correspondingly to the circuit 21 '.
  • the camera 16 'or the circuit 21' is gekop ⁇ pelt with a drive unit 26 ', which provides the reference signal R'.
  • the drive unit 26 ' is adapted to drive the pattern source 7' for displaying the pattern 12 '.
  • the circuit 21 ' picks up a pattern cutout 25', which is mirrored onto the mirror 2 by the pattern source 7 '.
  • the circuit 21 'then provides the evaluation device 27 with a comparison result V y .
  • Depending on the comparison result V y from the values determined 27 means the tilt angle cp ⁇ y about the y axis (second axis) perpendicular to the axis x.
  • Fig. 5 and 6 for the pattern source 7, for example ⁇ show by way
  • the pattern sources 7, 7 'can also be arranged opposite each other. Are Entspre ⁇ accordingly then also the cameras 16, 16 'opposite to each other arranged ⁇ .
  • FIG. 2 shows in a side view schematically the mirror 2 in different positions about the axis x, in the positions cp xl , cp x 2 and cp X 3.
  • FIG. 3A shows, for example, a rectangular reference signal R which indicates a reference intensity I as a function of time t.
  • Fig. 3B shows the signal S for the angle cp x i at time to. It can be seen that there is no phase difference between the reference signal R and the signal S be ⁇ stands.
  • the evaluation device 27 detects that the mirror 2 is in the 0 ° position.
  • FIG. 4 shows a measurement signal S which the image acquisition device 22 of the comparator device 23 provides.
  • the measurement signal S here describes the inten ⁇ sity I of the received light over time t.
  • FIG. 4 shows a reference signal R according to a further embodiment.
  • the signals S, R are each sinusoidal and have a phase difference APh.
  • the evaluation device 27 determines the angle cp x according to an embodiment.
  • Fig. 5 shows a pattern 12, the period of expansion of a Mustererzeu ⁇ supply device 6 or pattern source 7 in one spatial direction P, so examples game, the screen height H, and the corresponding passes in the spatial direction P.
  • the evaluation device 27 can close on the basis of a ⁇ Zigen phase comparison of the detected pattern S with the reference pattern R on the tilt angle cp x.
  • the pattern 12 shown in FIG. 5 may also be constant in time, ie not continuous.
  • the tilt angle cp x can be determined.
  • the Verglei ⁇ cher worn 23 may have a means for color channel analysis. It is illustrated with reference to FIG. 6 that the pattern generator 6 or pattern source 7 may be configured to generate a pattern 12 having a chirp signal.
  • the chirp signal includes a signal whose frequency changes with time.
  • the chirp signal has a fundamental frequency and Frequen ⁇ zen, which are an integral multiple of the fundamental frequency.
  • the multiples of the fundamental frequency in terms of time occur due to the temporal Periodizi ⁇ ty into being when the chirp signal is cycled at a constant rate over the pattern generating means. Furthermore, the chirp signal includes spatial frequencies that are not an integer multiple of the fundamental frequency.
  • the extent of the pattern generating device 6 or pattern source 7 in egg ⁇ ner spatial direction P may correspond to a Peri ⁇ ode the chirp signal.
  • the chirp signal can pass through in the spatial direction P.
  • the evaluation device 27 on the basis of a single phase comparison of the detected pattern S with the reference pattern R close to the tilt angle cp x .
  • the tilt angle cp y can be determined in the same way as cp x . Furthermore, it is possible for the pattern generation device 6 to generate a coded pattern 12 which is decoded by the evaluation or comparison device 23, 27 in order to determine the tilt angle cp x , cp y .
  • Fig. 7 shows a pattern generating device 6 according to a further exporting ⁇ approximate shape. In this, a light spot 35 moves in the directions P, Q shown in FIG. 1, for example, on a meandering line.
  • the Ausenseein ⁇ device 27 is configured to determine by a time signal analysis, such as the mirror is tilted 2 about the axes x and y.
  • the tilt of the mirror-gels 2 x and y determined about the axes from which position xO to xlO or yO is directed to YLO light from the pattern source 7 via the mirror 2 to the photoempfindli ⁇ che element 24th
  • tilting the mirror 2 about the axes x and y results in a time shift of the intensity maximum in the signal of the photosensitive member 24 with respect to time.
  • a determination of the temporal position or Pha ⁇ senlage of the intensity maximum thus allows the determination of the tilting of the mirror 2 about the x and y axes.
  • the Mustererzeu ⁇ restriction device to only one pattern source 7 (for example, a single image ⁇ screen) which is sufficient to determine the tilt of the mirror 2 about both axes x, y.
  • FIG. 8 shows an embodiment with a pattern generation device 6, which likewise has only a single pattern source 7.
  • the pattern source 7 is arranged to have two overlapping and in two directions P, Q to indicate variable patterns 12, 12 '.
  • the patterns 12, 12 ' have fre ⁇ frequencies, which do not influence each other or allow the determination of the angle cp x , cp y .
  • the pattern source 7 may be configured to alternately display two patterns 12, 12 '.
  • the circuit 21 evaluates the pattern 12, 12 'or via the mirror 2 reflektier ⁇ th sections of the pattern in a multiplex method.
  • Fig. 9 schematically illustrates an EUV lithography apparatus 5 includes the EUV lithography apparatus 5, a light shaping unit 36, a Be ⁇ lighting system 37 and a projection lens 41.
  • the light is thereafter directed in the projection objective 41 onto a substrate 44, so that the structure contained in the reticle 43 verklei ⁇ nert imaged on the substrate 44th
  • the tilt angles cp x , cp y of the mirrors 2, 3 of the mirror field 4 are determined by means of the
  • Monitored device 1 of FIG. 1, which in Fig. 9 only schematically Darge ⁇ represents is.
  • the image of the patterns 12, 12 'on the mirrors 2, 3 takes place along an optical path at an angle of, for example, 90 ° to the beam path of the working light in the illumination system 37 Tilt angle cp x, y cp of the mirrors 2, 3 thus does not interfere with the imaging of the gewünsch ⁇ th pattern on the substrate 44.
  • a Kippwinkelregelung the mirrors 2, 3 can be carried out digitally.

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Abstract

Offenbart wird eine Vorrichtung (1) zum Ermitteln eines Kippwinkels (φx, φy) wenigstens eines Spiegels (2, 3) einer Lithographieanlage (5), aufweisend: eine Mustererzeugungseinrichtung (6) zur Erzeugung eines Musters (12, 12', 35), eine Bilderfassungseinrichtung (22, 22') zur Erfassung des erzeugten und von dem Spiegel reflektierten Musters (12, 12'), eine Vergleichereinrichtung (23, 23') zum Bereitstellen eines Vergleichsergebnisses (Vx, Vy) in Abhängigkeit eines Vergleichs des erfassten Musters (S, S') mit einem Referenzmuster (R, R'), und eine Auswerteeinrichtung (27) zur Ermittlung des Kippwinkels (φx, φy) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis (Vx, Vy), wobei die Bilderfassungseinrichtung (22, 22') und die Vergleichereinrichtung in derselben integrierten Schaltung (21, 21') vorgesehen sind.

Description

VORRICHTUNG ZUM ERMITTELN EINES KIPPWINKELS WENIGSTENS EINES SPIEGELS EINER LITHOGRAPHIEANLAGE SOWIE VERFAHREN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Kippwinkels we_ nigstens eines Spiegels einer Lithographieanlage sowie ein Verfahren.
Lithographieanlagen werden beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltungen bzw. ICs verwendet, um ein Maskenmuster in einer Maske auf ein Substrat, wie z.B. einem Siliziumwafer, abzubilden. Dabei wird ein von einem optischen System erzeugtes Lichtbündel durch die Maske auf das Substrat ge¬ richtet.
Es werden derzeit EUV- Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 5 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. "EUV" steht für "Extreme Ultraviolet". Bei solchen Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellen¬ länge reflektierende Optiken, d.h. Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, d.h. Linsen, eingesetzt werden. Es ist bekannt, die Spiegel in Form von so genannten Spiegelfeldern (auch als Spiegel- Arrays bezeichnet) vorzusehen, die einige Hunderttausend Spiegel umfassen können. Die Spiegel sind dabei jeweils um eine oder zwei zueinander senkrecht orientierte Achsen verkippbar, um das Licht auf geeignetem Weg hin zu dem zu belichtenden Substrat zu lenken. Für das Verkippen der Spiegel sind diesen Aktuatoren zugeordnet, welche über ei¬ nen Regelkreis angesteuert werden. Als Teil des Regelkreises ist eine Vorrich- tung zur Überwachung des Kippwinkels eines jeweiligen Spiegels vorgesehen.
Beispielsweise ist aus der WO 2010/094658 AI eine solche Vorrichtung zur Überwachung mindestens eines Spiegels bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Erfassungseinrichtung sowie eine Musterquelle. Ein von der Musterquelle be- reitgestelltes Muster wird von dem Spiegel auf die Erfassungseinrichtung ge- spiegelt. In Abhängigkeit von dem von der Erfassungseinrichtung erfassten Licht wird der Kippwinkel des Spiegels bestimmt.
Insbesondere die Spiegel eines Spiegelfelds haben regelmäßig eine Resonanzfre- quenz von einigen Hundert Hertz, so dass eine schnelle Messung des Kippwin¬ kels wünschenswert ist. Dadurch könnte eine schnellere Regelung des Kippwin¬ kels ermöglicht werden, wodurch letztendlich die Qualität des auf dem Substrat abgebildeten Maskenmusters verbessert werden kann. Zudem kann der Durch¬ satz der Lithographieanlage erhöht werden.
Entsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vor¬ richtung sowie ein Verfahren zum Ermitteln eines Kippwinkels wenigstens eines Spiegels einer Lithographieanlage bereitzustellen, welche bzw. welches eine schnelle Ermittlung des Kippwinkels des Spiegels ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Kippwinkels wenigstens eines Spiegels einer Lithographieanlage gelöst. Diese umfasst eine Mustererzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Musters, eine Bilderfas¬ sungseinrichtung zur Erfassung des erzeugten und von dem Spiegel reflektierten Musters, eine Vergleichereinrichtung zum Bereitstellen eines Vergleichsergeb¬ nisses in Abhängigkeit eines Vergleichs des erfassten Musters mit einem Refe¬ renzmuster, und eine Auswerteeinrichtung zum Ermitteln des Kippwinkels in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis. Die Bilderfassungseinrichtung und die Vergleichereinrichtung sind in derselben integrierten Schaltung vorgesehen.
Dadurch, dass die Bilderfassungseinrichtung und die Vergleichereinrichtung in derselben integrierten Schaltung vorgesehen sind, kann der Kippwinkel des we¬ nigstens einen Spiegels sehr schnell ermittelt werden. Insbesondere die räumli- che Zusammenfassung der Bilderfassungs- und Vergleichereinrichtung erlaubt eine schnellere Signalverarbeitung.
Aufgrund der schnellen Ermittlung des Kippwinkels ist es insbesondere möglich, den Kippwinkel mit einer Frequenz weit genug über der Resonanzfrequenz des entsprechenden Spiegels, beispielsweise mit bis zur fünffachen Resonanzfre¬ quenz, abzutasten. Dadurch wird eine aliasing-freie Messung ermöglicht. Außer¬ dem ist die Messung weniger empfindlich gegenüber Hintergrundlicht, da zeit¬ lich schnell veränderliche Muster verwendet werden können.
Weiter vorteilhaft kann dieses Abtasten in einem äußeren Regelkreis erfolgen. D.h., ein lokaler Regelkreis, beispielsweise in einer ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), welche in unmittelbarer Nähe des zugeordneten Spiegels vorgesehen ist, kann entfallen. Eine von einem jeweiligen Spiegel entfernte Er- mittlung des Kippwinkels (äußerer Regelkreis) hat weiter den Vorteil, dass sich der Aufbau eines jeweiligen Spiegels bzw. einer Ansteuerung desselben verein¬ facht. Dies ist insbesondere im Hinblick auf einen Austausch von Bauteilen zu Servicezwecken im Fehlerfall vorteilhaft. Außerdem kann über den äußeren Re¬ gelkreis eine digitale Regelung des Kippwinkels eines jeweiligen Spiegels reali- siert werden, was eine Fehlerreaktion vereinfacht. Auch die Spannungsversor¬ gung der Ansteuerung eines jeweiligen Spiegels vereinfacht sich, was zu Kosten¬ vorteilen führt.
Unter einem "Muster" sind vorliegend ein oder mehrere Lichtpunkte zu verste- hen, welche Licht ausstrahlen. Das von den Lichtpunkten ausgestrahlte Licht kann sich in seiner Intensität über die Zeit - insbesondere periodisch - verändern. Die Intensität des ausgestrahlten Lichts kann dabei zwischen null, also kein Licht, und einem Maximalwert variieren. Unter "Licht" ist vorliegend jede elekt¬ romagnetische Strahlung zu verstehen. Zusätzlich oder alternativ können sich die Lichtpunkte im Raum bewegen. Beispielsweise kann die Mustererzeugungs¬ einrichtung einen bedruckten Träger, wie beispielsweise Papier oder Leinwand, aufweisen. Weiterhin kann die Mustererzeugungseinrichtung einen Bildschirm, wie beispielsweise einen TFT- Bildschirm, aufweisen, auf dem das Muster darge- stellt wird. Außerdem kann die Mustererzeugungseinrichtung eine Vielzahl se¬ parater Leuchtmittel in geeigneter Anordnung umfassen. Die Leuchtmittel kön¬ nen beispielsweise in Form von Leuchtdioden, insbesondere in Form eines Leuchtdiodenfelds (LED-Array), ausgebildet sein. Der wenigstens eine Spiegel kann dazu eingerichtet sein, lediglich einen Musterausschnitt des von der Mus- tererzeugungseinrichtung erzeugten Musters auf die Bilderfassungseinrichtung zu reflektieren. Diese Ausführungsform ist vorliegend von der„Bilderfassungs¬ einrichtung zur Erfassung des erzeugten und reflektierten Musters" umfasst.
Die Bilderfassungseinrichtung umfasst zumindest ein photoempfindliches Ele- ment, welches ein optisches Signal (Licht, welches Teil des Musters ist) in ein elektrisches Signal wandelt. Das wenigstens eine photoempfindliche Element ist Bestandteil der integrierten Schaltung. Beispielsweise kann eine Kamera vorge¬ sehen sein, welche eine Vielzahl der integrierten Schaltungen aufweist, wobei eine jeweilige integrierte Schaltung dazu eingerichtet ist, jeweils einen Spiegel zu überwachen.
Die Auswerteeinrichtung ist zur Ausgabe eines Signals eingerichtet, welches eine Information über den Kippwinkel enthält oder diesen repräsentiert. Unter einer "integrierten Schaltung" ist vorliegend eine auf einem einzigen Halb¬ leitersubstrat (Wafer) angeordnete elektronische Schaltung (auch als monolithi¬ scher Schaltkreis bezeichnet) zu verstehen. Die Vorrichtung kann eine Vielzahl von Spiegeln aufweisen, welche jeweils ein Muster auf eine jeweils zugeordnete Bilderfassungseinrichtung reflektieren. Eine jeweilige Vergleichereinrichtung stellt ein jeweiliges Vergleichsergebnis in Ab¬ hängigkeit eines Vergleichs des erfassten Musters mit einem Referenzmuster bereit. Eine jeweils zugeordnete Auswerteeinrichtung ermittelt in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis einen Kippwinkel eines jeweiligen Spiegels. Eine jeweilige Bilderfassungseinrichtung und eine jeweilige Vergleichereinrichtung sind in einer jeweiligen integrierten Schaltung vorgesehen. Die Vielzahl von in¬ tegrierten Schaltungen kann in einer Kamera vorgesehen sein.
Anstelle des Spiegelfelds kann die Vorrichtung auch einen Kippwinkel eines Ausschnitts eines Spiegels in Form einer Freiformfläche erfassen. Solche Frei¬ formflächen sind in Bereiche unterteilt, welche jeweils über Aktuatoren verform¬ bar sind, um so das Licht auf einem geeigneten Weg zum belichteten Substrat zu leiten. Der "Kippwinkel" ist in diesem Fall dahingehend zu verstehen, dass auch eine Orientierung eines Ausschnitts einer solchen Freiformfläche umfasst ist.
Der Vergleich des erfassten Musters mit dem Referenzmuster umfasst den Ver¬ gleich eines ersten elektrischen Signals mit einem zweiten elektrischen Signal. Diese können jeweils analog oder digital vorliegen.
Das erfasste Muster kann nur ein Ausschnitt des erzeugten und von dem Spiegel reflektierten Musters in zeitlicher und/oder räumlicher Hinsicht sein. Beispiels¬ weise kann vorgesehen sein, dass der Spiegel bzw. die Bilderfassungseinrichtung in räumlicher Hinsicht nur einen Teil der Mustererzeugungsquelle bzw. des Bild¬ schirms und damit des erzeugten Musters„sieht". Läuft das Muster jedoch auf der Mustererzeugungseinrichtung bzw. dem Bildschirm durch,„sieht" der Spie¬ gel bzw. die Bilderfassungseinrichtung über die Zeit das gesamte erzeugte Mus¬ ter. Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen jeweiligen Kippwinkel we¬ nigstens eines Spiegels um zwei unterschiedliche Achsen zu ermitteln. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Mustererzeugungseinrichtung dazu eingerichtet, ein zeitlich veränderliches Muster zu erzeugen. Durch einen Vergleich mit dem Referenzmuster kann der Kippwinkel so einfach ermittelt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vergleichereinrichtung dazu ein¬ gerichtet, das Vergleichsergebnis in Abhängigkeit von einem Vergleich einer Phase des Musters mit einer Phase des Referenzmusters bereitzustellen. Ein sol¬ cher Phasenvergleich erlaubt es, den Kippwinkel zuverlässig und schnell zu er¬ mitteln. "Phase" ist hier nicht als auf ein sinusförmiges Signal einschränkend zu verstehen. Das Muster wie auch das Referenzmuster können ein sonstiges perio¬ disches Signal, beispielsweise in Form eines Rechteckimpulses oder eines perio¬ dischen, randomisierten Signals, aufweisen. Der„Phasenvergleich" soll vorlie¬ gend auch die Ermittlung eines sonstigen zeitlichen Versatzes umfassen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vergleichereinrichtung einen Korrelator, eine Phasenregelschleife und/oder eine phasenmessende Schaltung auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Mustererzeugungseinrichtung dazu eingerichtet, zwei in zueinander senkrechten Richtungen zeitlich veränder¬ liche Muster oder ein in zwei zueinander senkrechten Richtungen zeitlich verän¬ derliches Muster zu erzeugen. Dies erlaubt es, einen Kippwinkel des wenigstens einen Spiegels um zwei zueinander senkrechte Achsen zu ermitteln. Unter zuei- nander senkrechten Richtungen ist vorliegend ein Winkel zwischen 90±45°, vor¬ zugsweise 90±20° und weiter bevorzugt zwischen 90±5° zu verstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Mustererzeugungseinrichtung eine erste und eine zweite Musterquelle auf, wobei die erste Musterquelle dazu eingerichtet ist, das in einer Richtung zeitlich veränderliche Muster zu erzeugen, und die zweite Musterquelle dazu eingerichtet ist, das in der dazu senkrechten Richtung zeitlich veränderliche Muster zu erzeugen. Die beiden Musterquellen sind räumlich separat voneinander angeordnet. Entsprechend dient dann die ers- te Musterquelle der Ermittlung eines ersten Kippwinkels des wenigstens einen Spiegels um eine erste Achse und die zweite Musterquelle zur Ermittlung eines zweiten Kippwinkels des wenigstens einen Spiegels um eine zweite, zur ersten Achse senkrechte Achse. Durch die Verwendung von zwei voneinander unabhän¬ gigen Musterquellen kann sich eine Ansteuerung derselben zur Erzeugung der jeweiligen Muster vereinfachen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Mustererzeugungseinrichtung eine einzige Musterquelle auf, welche dazu eingerichtet ist, das in zwei zueinan¬ der senkrechten Richtungen zeitlich veränderliche Muster zu erzeugen. Bei- spielsweise kann die einzige Musterquelle dazu eingerichtet sein, ein Muster zu erzeugen, welches sich in einer Ebene mäanderförmig bewegt. Eine jeweilige Po¬ sition des Musters ist dabei genau einem ersten Kippwinkel des wenigstens ei¬ nen Spiegels um die erste Achse und genau einem zweiten Kippwinkel des we¬ nigstens einen Spiegels um die zweite Achse zugeordnet. Weiterhin kann die ein- zige Musterquelle dazu eingerichtet sein, zwei sich in den zueinander senkrech¬ ten Richtungen überlagernde Muster beispielsweise mit unterschiedlicher Fre¬ quenz zu erzeugen. Die Verwendung einer einzigen Musterquelle kann gegen¬ über der Ausführungsform mit zwei Musterquellen einen einfacheren Aufbau aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind eine erste Bilderfassungseinrich¬ tung und eine erste Vergleichereinrichtung auf einer ersten integrierten Schal¬ tung vorgesehen. Weiterhin sind eine zweite Bilderfassungseinrichtung und eine zweite Vergleichereinrichtung auf einer zweiten integrierten Schaltung vorgese¬ hen. Die erste Bilderfassungseinrichtung erfasst das eine Muster und die zweite Bilderfassungseinrichtung das andere Muster. Die erste Vergleichereinrichtung vergleicht das eine Muster mit einem ersten Referenzmuster und die zweite Ver¬ gleichereinrichtung das andere Muster mit einem zweiten Referenzmuster. Es können beliebig viele weitere Bilderfassungseinrichtungen und Vergleicherein¬ richtungen, beispielsweise mehrere Hunderttausend, vorgesehen sein. Diese können in eine Kamera integriert sein. Beispielsweise können die erste und zwei¬ te sowie beliebig viele weitere integrierte Schaltungen in einem einzigen oder in mehreren Halbleitersubstraten integriert vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste integrierte Schaltung in einer ersten Kamera und die zweite integrierte Schaltung in einer zweiten Ka¬ mera vorgesehen. Beispielsweise kann die erste Kamera dazu eingerichtet sein, den Kippwinkel eines oder mehrerer Spiegel um die erste Achse zu überwachen, und die zweite Kamera kann dazu eingerichtet sein, einen Kippwinkel des einen oder der mehreren Spiegel um die zweite Achse zu überwachen.
Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Kameras für die Überwachung des Kippwinkels um die erste bzw. zweite Achse kann eine schnelle Kippwinkeler- mittlung begünstigen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfasst die Bilderfassungseinrichtung die Muster im Wechsel. Die Vergleichereinrichtung vergleicht die Muster im Wechsel mit einem jeweiligen Referenzmuster. Dadurch wird beispielsweise kei¬ ne zweite Kamera benötigt, so dass sich ein kostengünstigerer Aufbau ergibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt die Musterzeugungseinrichtung, insbesondere die erste und zweite Musterquelle jeweils oder die einzige Muster¬ quelle, ein Muster mit genau einer Periode dar. Dadurch kann die Erfassung ei¬ nes einzigen Musterausschnitts durch die Bilderfassungseinrichtung genügen, um den Kippwinkel des wenigstens einen Spiegels festzustellen. Somit kann eine einfache und schnelle Kippwinkelermittlung erreicht werden. Bevorzugt ent- spricht die Periode genau der Breite oder Höhe der Musterquelle bzw. des Bild¬ schirms.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Musterquelle dazu eingerichtet, ein Chirp- Signal zu erzeugen. Das Chirp- Signal umfasst ganz allgemein ein Sig¬ nal, dessen Frequenz sich zeitlich ändert. Im Speziellen kann das Chirp- Signal ein Signal mit einer Grundfrequenz und gegebenenfalls zumindest ein Signal mit einer Frequenz enthalten, die ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Grundfrequenz ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Mustererzeugungseinrichtung dazu eingerichtet, ein zeitlich konstantes Muster zu erzeugen. Dies stellt eine Alternative gegenüber der Verwendung des zeitlich veränderlichen Muster dar, kann aber auch zusätzlich zu diesem verwendet werden. Die Mustererzeugungs¬ einrichtung, insbesondere eine einzige Musterquelle, wie ein Bildschirm, kann dazu eingerichtet sein, ein zeitlich konstantes Muster mit genau einer Periode darzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vergleichereinrichtung dazu ein¬ gerichtet, das Vergleichsergebnis in Abhängigkeit von einem Vergleich einer In- tensität und/oder einer Wellenlänge des erfassten Musters mit einer Intensität und/oder Wellenlänge des Referenzmusters bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vergleichereinrichtung eine Einrichtung zur Farbkanalanalyse auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die integrierte Schaltung ein pho¬ toempfindliches Element auf, welches dazu eingerichtet ist, das erzeugte Muster kontinuierlich zu erfassen. Unter "kontinuierlich" ist zu verstehen, dass das pho- toempfindliche Element ständig Sichtkontakt zum Spiegel aufweist, also kein Shutter (Verschluss) oder dergleichen vorgesehen ist. Weiterhin kann auch vor¬ gesehen sein, dass das Vergleichen mittels der Vergleichereinrichtung kontinu¬ ierlich erfolgt. D.h., das erfasste Muster wird sofort mit einem Referenzsignal verglichen, um das Vergleichsergebnis bereitzustellen. Insbesondere werden nicht eine Vielzahl von Lichtabtastungen und hiernach erst das Vergleichen vor¬ genommen. Das photoempfindliche Element kann den Musterausschnitt mit ei¬ ner Frequenz von beispielsweise 10 bis 100 kHz oder darüber erfassen.
Ferner wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Kippwinkels wenigstens eines Spiegels einer Lithographieanlage bereitgestellt. Dieses umfasst die Schritte^ Erzeugen eines Musters, Erfassen des auf dem Spiegel reflektierten Musters, Vergleichen des erfassten Musters mit einem Referenzmuster und Bereitstellen eines Vergleichsergebnisses und Ermitteln des Kippwinkels in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis. Das Erfassen des Musters und das Vergleichen des Musters mit dem Referenzmuster geschehen in derselben integrierten Schaltung.
Die vorliegend für die erfindungs gemäße Vorrichtung erläuterten Merkmale und Weiterbildungen gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren. Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figu¬ ren der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Spiegels aus Fig. 1 samt Musterer¬ zeugungseinrichtung und Kamera! Fig. 3A bis 3D zeigen verschiedene Signale für den Aufbau aus Fig. 2;
Fig. 4 zeigt allgemein sinusförmige Signale für den Aufbau aus Fig. 2;
Fig. 5 zeigt ein sinusförmiges Signal, dessen Periode gleich der Breite der Mus- tererzeugungseinrichtung ist;
Fig. 6 zeigt ein Chirp- Signal, dessen Periode gleich der Breite der Mustererzeu¬ gungseinrichtung ist; Fig. 7 zeigt eine Mustererzeugungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 8 zeigt eine Mustererzeugungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausfüh¬ rungsform; und Fig. 9 zeigt eine EUV- Lithographieanlage gemäß einer Ausführungsform.
Falls nichts anderes angegeben ist, bezeichnen dieselben Bezugszeichen in den Figuren dieselben oder funktionsgleiche Elemente. Entsprechende Komponenten sind der besseren Unterscheidung halber mit dem Symbol ' bezeichnet. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendi¬ gerweise maßstabsgerecht sind.
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Vorrichtung 1 zum Ermitteln von Kippwinkeln cpx , cpy mehrerer Spiegel 2, 3 eines Spiegelfelds 4 einer in Fig. 9 gezeigten Lithographieanlage 5. Zur Einstellung der Kippwinkel cpx , cpy können einem jeweiligen Spiegel 2, 3 geeignete Aktuatoren (nicht dargestellt) zugeordnet sein, die dazu eingerichtet sind, einen jeweiligen Spiegel 2, 3 um Achsen x, y zu verkippen.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Mustererzeugungseinrichtung 6 mit zwei separa¬ ten Musterquellen 7, 7'. Die Musterquellen 7, 7' sind beispielsweise jeweils als TFT- Bildschirme oder Diodenfelder ausgebildet. Auf der Musterquelle 7 läuft ein Muster 12 in Pfeilrichtung P, also beispielsweise von oben nach unten, durch. Das Muster 12 kann beispielsweise vertikal von oben nach unten wandernde Hell-Dunkel-Bereiche aufweisen. Die Musterquelle 7' zeigt ein Muster 12', wel¬ ches in Pfeilrichtung Q, also beispielsweise horizontal von links nach rechts, durchläuft. Das Muster 12' kann dabei ebenfalls sich abwechselnde Hell-Dunkel- Bereiche aufweisen, welche sich von links nach rechts bewegen.
Ferner umfasst die Vorrichtung 1 zwei Kameras 16, 16'. Beispielsweise umfassen die Kameras 16, 16' jeweils eine Vielzahl (beispielsweise mehrere Hunderttau¬ send) von integrierten Schaltungen 21, 21', wobei lediglich eine jeweils beispiel¬ haft in vergrößerter Ansicht in Fig. 1 gezeigt ist.
Die der Kamera 16 zugeordnete integrierte Schaltung 21 umfasst eine Bilderfas¬ sungseinrichtung 22 und eine Ver gleicher einrichtung 23. Die Bilderfassungseinrichtung 22 umfasst ein photoempfindliches Element 24. Das photoempfindliche Element 24 erfasst einen Musterausschnitt 25 des Mus¬ ters 12 kontinuierlich, d.h. es ist kein Shutter oder dergleichen vorgesehen, wel¬ cher den Lichtpfad zwischen dem photoempfindlichen Element 24 und dem Spie- gel 2 unterbrechen könnte.
Die Vergleichereinrichtung 23 weist einen Korrelator, eine Phasenregelschleife oder eine phasenmessende Schaltung auf. Ein jeweiliger Spiegel 2, 3 - nachfolgend beispielhaft für den Spiegel 2 erläutert - bildet einen Musterausschnitt 25 auf dem photoempfindlichen Element 24 der integrierten Schaltung 21 ab. Das Photoelement 24 wandelt die ankommenden Lichtsignale in elektrische Messsignale S um. In der Vergleichereinrichtung 23 der integrierten Schaltung 21 wird das Messsignal S (vorliegend auch als erfass- tes Muster bezeichnet) mit einem Referenzsignal R (vorliegend auch als Refe¬ renzmuster bezeichnet) verglichen. Aus dem Phasenunterschied wird, wie nach¬ folgend noch näher anhand der Fig. 2 und 3A bis 3D erläutert, der Kippwinkel cpx ermittelt. Das Referenzsignal R erhält die Vergleichereinrichtung 23 dabei von einer Ansteuereinrichtung 26, welche die Musterquelle 7 zur Darstellung des Musters 12 ansteuert.
Das Vergleichsergebnis Vx wird von der integrierten Schaltung 21 bzw. der Ka¬ mera 16 an eine Auswerteeinrichtung 27 übermittelt. Die Auswerteeinrichtung 27 ermittelt in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis Vx den Kippwinkel cpx des Spiegels 2 um die Achse x (erste Achse).
Die Kamera 16' weist denselben Aufbau wie die Kamera 16 auf. Es gelten die vorstehenden Ausführungen zu der Schaltung 21 entsprechend für die Schaltung 21'. Die Kamera 16' bzw. die Schaltung 21' ist mit einer Ansteuereinheit 26' gekop¬ pelt, welche das Referenzsignal R' bereitstellt. Die Ansteuereinheit 26' ist dazu eingerichtet, die Musterquelle 7' zum Anzeigen des Musters 12' anzusteuern. Die Schaltung 21' nimmt einen Musterausschnitt 25' auf, welcher über den Spiegel 2 von der Musterquelle 7' auf diese gespiegelt wird. Die Schaltung 21' stellt dann der Auswerteeinrichtung 27 ein Vergleichsergebnis Vy bereit. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis Vy ermittelt die Aus Werteeinrichtung 27 den Kipp¬ winkel cpy um die Achse y (zweite Achse) senkrecht zur Achse x.
Gemäß einer Ausführungsform (wie Fig. 5 und 6 für die Musterquelle 7 beispiel¬ haft zeigen) weisen die Muster 12, 12' jeweils lediglich eine Periode über die Hö¬ he H (Raumrichtung P) der Musterquelle 7 bzw. die Breite (Raumrichtung Q) der Musterquelle 7' auf, was eine eindeutige und dadurch schnelle Ermittlung des Kippwinkels cpx, cpy begünstigt.
Die Musterquellen 7, 7' können auch gegenüberliegend angeordnet sein. Entspre¬ chend sind dann auch die Kameras 16, 16' gegenüberliegend zueinander ange¬ ordnet.
Anhand der Fig. 2 und 3 wird nachfolgend beispielhaft die Ermittlung des Kipp¬ winkels cpx des Spiegels 2 erläutert. Diese Ausführungen gelten entsprechend für den Kipp winkel cpy wie auch für die anderen Spiegel 3. Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht schematisch den Spiegel 2 in unterschiedlichen Stellungen um die Achse x, und zwar in den Stellungen cpxl, cpX2 und cpX3.
Fig. 3A zeigt ein beispielsweise rechteckförmiges Referenzsignal R, welches eine Referenzintensität I als Funktion der Zeit t angibt. Fig. 3B zeigt das Signal S für den Winkel cpxi zum Zeitpunkt to. Es ist erkennbar, dass kein Phasenversatz zwischen dem Referenzsignal R und dem Signal S be¬ steht. Die Auswerteeinrichtung 27 erkennt damit, dass sich der Spiegel 2 in der 0°- Stellung befindet.
Verschwenkt nun der Spiegel 2— wie anhand von Fig. 2 und 3C gezeigt— bei¬ spielsweise in die Stellung cpX2, beispielsweise +30°, so überträgt der Spiegel 2 einen anderen Musterausschnitt 25-1 auf die Kamera 16', so dass der Rechteck- impuls erst zum Zeitpunkt to + At von der Kamera 16' aufgenommen wird. Aus dem entsprechenden Phasenversatz APh ermittelt die Aus Werteeinrichtung 27 den Kippwinkel cpX2. Entsprechend kann auch der Phasenversatz APh in Fig. 3D einem Kippwinkel cpX3 von beispielsweise -30° zugeordnet werden. Fig. 4 zeigt ein Messsignal S, welches die Bilderfassungseinrichtung 22 der Ver¬ gleichereinrichtung 23 bereitstellt. Das Messsignal S beschreibt dabei die Inten¬ sität I des aufgenommenen Lichtes über die Zeit t.
Ferner zeigt Fig. 4 ein Referenzsignal R gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Signale S, R sind jeweils sinusförmig und weisen einen Phasenunterschied APh auf. Anhand des Phasenunterschieds APh ermittelt die Auswerteeinrichtung 27 den Winkel cpx gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 5 zeigt ein Muster 12, dessen Periode der Ausdehnung einer Mustererzeu¬ gungseinrichtung 6 bzw. Musterquelle 7 in einer Raumrichtung P, also bei- Spiels weise der Bildschirmhöhe H, entspricht und das in der Raumrichtung P durchläuft. In diesem Fall kann die Auswerteeinrichtung 27 auf Basis eines ein¬ zigen Phasenvergleichs des erfassten Muster S mit dem Referenzmuster R auf den Kippwinkel cpx schließen. Alternativ kann das in Fig. 5 gezeigte Muster 12 auch zeitlich konstant sein, also nicht durchlaufend. Nur durch Vergleichen der erfassten Intensität (oder der Wellenlänge in einer Ausführungsform, bei welcher beispielsweise ein Grauwert oder ein Farbkanal erfasst wird) des erfassten Musters 12 bzw. des entsprechen- de Messsignal S mit einer Intensität (oder Wellenlänge in der anderen Ausfüh¬ rungsform) des Referenzmusters R kann der Kippwinkel cpx ermittelt werden. In der Ausführungsform, bei welcher ein Farbkanal erfasst wird, kann die Verglei¬ chereinrichtung 23 eine Einrichtung zur Farbkanalanalyse aufweisen. Anhand von Fig. 6 ist illustriert, dass die Mustererzeugungseinrichtung 6 bzw. Musterquelle 7 dazu eingerichtet sein kann, ein Muster 12 zu erzeugen, das ein Chirp-Signal aufweist. Das Chirp-Signal umfasst ein Signal, dessen Frequenz sich zeitlich ändert. Das Chirp-Signal enthält eine Grundfrequenz und Frequen¬ zen, die ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz sind. Die Vielfachen der Grundfrequenz in zeitlicher Hinsicht kommen auf Grund der zeitlichen Periodizi¬ tät zu Stande, wenn das Chirp-Signal zyklisch mit konstanter Geschwindigkeit über die Mustererzeugungseinrichtung bewegt wird. Ferner umfasst das Chirp- Signal Ortsfrequenzen, die nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz sind.
Die Ausdehnung der Mustererzeugungseinrichtung 6 bzw. Musterquelle 7 in ei¬ ner Raumrichtung P, also beispielsweise der Bildschirmhöhe H, kann einer Peri¬ ode des Chirp- Signals entsprechen. Das Chirp-Signal kann in der Raumrichtung P durchlaufen. In diesem Fall kann die Auswerteeinrichtung 27 auf Basis eines einzigen Phasenvergleichs des erfassten Musters S mit dem Referenzmuster R auf den Kippwinkel cpx schließen.
Der Kippwinkel cpy kann auf dieselbe Weise ermittelt werden wie cpx. Weiterhin ist möglich, dass die Mustererzeugungseinrichtung 6 ein codiertes Muster 12 erzeugt, welches durch die Auswerte- bzw. Vergleichereinrichtung 23, 27 decodiert wird, um den Kippwinkel cpx, cpy zu bestimmen. Fig. 7 zeigt eine Mustererzeugungseinrichtung 6 gemäß einer weiteren Ausfüh¬ rungsform. Bei dieser bewegt sich ein Lichtfleck 35 in den in Fig. 1 gezeigten Richtungen P, Q beispielsweise auf einer mäandernden Linie. Die Auswerteein¬ richtung 27 ist dazu eingerichtet, durch eine zeitliche Signalanalyse zu ermitteln, wie der Spiegel 2 um die Achsen x und y verkippt ist. Die Verkippung des Spie- gels 2 um die Achsen x und y bestimmt, von welcher Position xO bis xlO bzw. yO bis ylO Licht von der Musterquelle 7 über den Spiegel 2 auf das photoempfindli¬ che Element 24 gelenkt wird. Läuft der Lichtpunkt 35 seine mäanderförmige Bahn periodisch durch, ergibt sich hinsichtlich der Zeitachse periodisch ein In¬ tensitätsmaximum des vom photoempfindlichen Element 24 erfassten Signals. Das Maximum tritt genau dann auf, wenn der Lichtpunkt 35 sich an der Position xO bis xlO, yO bis ylO befindet, von der auch aufgrund des Spiegelkipps Licht in das photoempfindliche Element 24 gelenkt wird. Mit diesen Zusammenhängen führt eine Verkippung des Spiegels 2 um die Achsen x und y zu einer zeitlichen Verschiebung des Intensitätsmaximums im Signal des photoempfindlichen Ele- ments 24 hinsichtlich der Zeit. Eine Bestimmung der zeitlichen Lage bzw. Pha¬ senlage des Intensitätsmaximums erlaubt somit die Bestimmung der Verkippung des Spiegels 2 um die Achsen x und y. In diesem Fall weist die Mustererzeu¬ gungseinrichtung 6 nur eine Musterquelle 7 (beispielsweise ein einziger Bild¬ schirm) auf, die genügt, um die Verkippung des Spiegels 2 um beide Achsen x, y zu ermitteln.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform mit einer Mustererzeugungseinrichtung 6, welche ebenfalls lediglich eine einzige Musterquelle 7 aufweist. Die Musterquelle 7 ist dazu eingerichtet, zwei sich überlagernde und in zwei Richtungen P, Q zeit- lieh veränderliche Muster 12, 12' anzuzeigen. Die Muster 12, 12' weisen Fre¬ quenzen auf, welche sich gegenseitig nicht beeinflussen bzw. die Ermittlung der Winkel cpx, cpy zulassen. Alternativ kann die Musterquelle 7 dazu eingerichtet sein, zwei Muster 12, 12' abwechselnd anzuzeigen.
Im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 8 können zwei Kameras 16, 16' vor¬ gesehen sein. Alternativ kann auch lediglich eine Kamera 16 vorgesehen sein, wobei die Schaltung 21 die Muster 12, 12' bzw. die über den Spiegel 2 reflektier¬ ten Ausschnitte des Musters in einem Multiplex- Verfahren auswertet.
Fig. 9 zeigt schematisch eine EUV-Lithographieanlage 5. Die EUV-Lithographieanlage 5 umfasst eine Lichtformungseinheit 36, ein Be¬ leuchtungssystem 37 und ein Projektionsobjektiv 41. Das Licht (Arbeitslicht) aus der Lichtformungseinheit 36, welches in Fig. 9 teilweise schematisch als Strah¬ lengang dargestellt ist, wird beispielsweise im Beleuchtungssystem 37 auf Spie¬ gel 2, 3 (siehe Fig. l) eines Spiegelfelds 4 gelenkt, die das Licht auf Spiegel eines Spiegelfelds 42 reflektieren. Am Ende des Beleuchtungssystems 37 wird ein Re- tikel 43 beleuchtet. Das Licht wird hiernach im Projektionsobjektiv 41 auf ein Substrat 44 gelenkt, so dass die in dem Retikel 43 enthaltene Struktur verklei¬ nert auf dem Substrat 44 abgebildet wird. Die Kippwinkel cpx , cpy der Spiegel 2, 3 des Spiegelfeldes 4 werden mittels der
Vorrichtung 1 aus Fig. 1 überwacht, welche in Fig. 9 lediglich schematisch darge¬ stellt ist. Die Abbildung der Muster 12, 12' auf den Spiegeln 2, 3 erfolgt dabei entlang eines Strahlengangs unter einem Winkel von beispielsweise 90° zum Strahlengang des Arbeitslichts im Beleuchtungssystem 37. Die Überwachung der Kippwinkel cpx , cpy der Spiegel 2, 3 stört somit nicht das Abbilden der gewünsch¬ ten Struktur auf dem Substrat 44. Eine Kippwinkelregelung der Spiegel 2, 3 kann digital erfolgen. Obwohl die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Vorrichtung
2 Spiegel
3 Spiegel
4 Spiegelfeld
5 Lithographieanlage
6 Mustererzeugungseinrichtung
7 Musterquelle
7' Musterquelle
12 Muster
12' Muster
16 Kamera
16' Kamera
21 Schaltung
21' Schaltung
22 Bilderfassungseinrichtung 22' Bilderfassungseinrichtung
23 Vergleichereinrichtung 23' Vergleichereinrichtung
24 photoempfindliches Element 24' photoempfindliches Element
25 Musterausschnitt
25' Musterausschnitt
25-1 Musterausschnitt
26 Ansteuereinheit
26' Ansteuereinheit
27 Auswerteeinrichtung
35 Lichtfleck 36 Lichtformungseinheit
37 Beleuchtungssystem
41 Projektionsobjektiv
42 Spiegelfeld
43 Retikel
44 Substrat
I Intensität
H Bildschirmhöhe P Richtung
Q Richtung
R Referenzsignal
R' Referenzsignal
S Messsignal
S' Messsignal t Zeit
Vx Vergleichsergebnis
Vy Vergleichsergebnis x Achse
y Achse
Phasenversatz
Kippwinkel
Kippwinkel

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (l) zum Ermitteln eines Kippwinkels (cpx, cpy) wenigstens eines Spiegels (2, 3) einer Lithographieanlage (5), aufweisend:
eine Mustererzeugungseinrichtung (6) zur Erzeugung eines Musters (12, 12', 35),
eine Bilderfassungseinrichtung (22, 22') zur Erfassung des erzeugten und von dem Spiegel reflektierten Musters (12, 12'),
eine Vergleichereinrichtung (23, 23') zum Bereitstellen eines Vergleichser¬ gebnisses (Vx, Vy) in Abhängigkeit eines Vergleichs des erfassten Musters (S, S') mit einem Referenzmuster (R, R'), und
eine Auswerteeinrichtung (27) zur Ermittlung des Kippwinkels (cpx, cpy) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis (Vx, Vy),
wobei die Bilderfassungseinrichtung (22, 22') und die Vergleichereinrich¬ tung in derselben integrierten Schaltung (21, 21') vorgesehen sind.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Mustererzeugungseinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, ein zeitlich veränderliches Muster (12, 12', 35) zu erzeu¬ gen.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Vergleichereinrichtung (23, 23') dazu eingerichtet ist, das Vergleichsergebnis (Vx, Vy) in Abhängigkeit von einem Vergleich einer Phase des erfassten Musters (S, S') mit einer Phase des Refe¬ renzmusters (R, R') bereitzustellen.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vergleicherein¬ richtung (23, 23') einen Korrelator, eine Phasenregelschleife und/oder eine pha¬ senmessende Schaltung aufweist.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Mustererzeu¬ gungseinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, zwei in zueinander senkrechten Rich¬ tungen (P, Q) zeitlich veränderliche Muster (12, 12') oder ein in zwei zueinander senkrechten Richtungen (P, Q) zeitlich veränderliches Muster (35) zu erzeugen.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Mustererzeugungseinrichtung (6) eine erste und eine zweite Musterquelle (7, 7') aufweist, wobei die erste Mus¬ terquelle (7) dazu eingerichtet ist, das in der einen Richtung (P) zeitlich verän¬ derliche Muster (12) zu erzeugen, und die zweite Musterquelle (7') dazu einge- richtet ist, das in der dazu senkrechten Richtung (Q) zeitlich veränderliche Mus¬ ter (12') zu erzeugen.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Mustererzeugungseinrichtung eine einzige Musterquelle (7) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, das in zwei zueinander senkrechten Richtungen (P, Q) zeitlich veränderliche Muster (35) zu erzeugen.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine erste Bilder¬ fassungseinrichtung (22) und eine erste Vergleichereinrichtung (23) in einer ers- ten integrierten Schaltung (21) vorgesehen sind, und eine zweite Bilderfassungs¬ einrichtung (22') und eine zweite Vergleichereinrichtung (23') in einer zweiten integrierten Schaltung (21') vorgesehen sind, wobei die erste Bilderfassungsein¬ richtung (22) das eine Muster (12) und die zweite Bilderfassungseinrichtung (22') das andere Muster (12') erfasst und die erste Vergleichereinrichtung (23) das ei- ne erfasste Muster (S) mit einem ersten Referenzmuster (R) und die zweite Ver¬ gleichereinrichtung (23') das andere erfasste Muster (S') mit einem zweiten Refe¬ renzmuster (R') vergleicht.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die erste integrierte Schaltung (21) in einer ersten Kamera (16) und die zweite integrierte Schaltung (21') in einer zweiten Kamera (16') vorgesehen sind.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Bilderfas¬ sungseinrichtung (22) die Muster (12, 12') im Wechsel erfasst und die Verglei¬ chereinrichtung (23) die erfassten Muster (S, S') im Wechsel mit einem jeweiligen Referenzmuster (R, R') vergleicht.
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Mustererzeu¬ gungseinrichtung (6) ein Muster (12, 12') mit genau einer Periode darstellt.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Mustererzeu¬ gungseinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, ein Chirp- Signal zu erzeugen.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Mustererzeugungseinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, ein zeitlich konstantes Muster (12, 12') zu erzeugen.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Vergleichereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, das Vergleichsergebnis (Vx, Vy) in Abhängigkeit von einem
Vergleich einer Intensität und/oder einer Wellenlänge des erfassten Musteraus¬ schnitts (S, S') mit einer Intensität und/oder Wellenlänge des Referenzmusters (R, R') bereitzustellen.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Vergleichereinrichtung (23, 23') eine Einrichtung zur Farbkanalanalyse aufweist.
16. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bil¬ derfassungseinrichtung (22, 22') ein photoempfindliches Element (24, 24') auf- weist, welches dazu eingerichtet ist, das Muster (12, 12') kontinuierlich zu erfas¬ sen.
17. Verfahren zum Ermitteln eines Kippwinkels (cpx, cpy) wenigstens eines Spiegels (2, 3) einer Lithographieanlage (5) mit den Schritten:
Erzeugen eines Musters (12, 12'),
Erfassen des auf dem Spiegel (2, 3) reflektierten Musters (12, 12', 35), Vergleichen des erfassten Musters (S, S') mit einem Referenzmuster (R, R') und Bereitstellen eines Vergleichsergebnisses (Vx, Vy), und
Ermitteln des Kippwinkels (cpy, cpy) in Abhängigkeit von dem Vergleichser¬ gebnis (Vx, Vy),
wobei das Erfassen des Musters (12, 12', 35) und das Vergleichen des er¬ fassten Musters (S, S') mit dem Referenzmuster (R, R') in derselben integrierten Schaltung (21, 21') geschehen.
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