WO2019057708A1 - Verfahren zur charakterisierung mindestens einer optischen komponente einer projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Verfahren zur charakterisierung mindestens einer optischen komponente einer projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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Dirk Heinrich Ehm
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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

Definitions

  • the invention relates to a method for characterizing at least one optical component of a projection exposure apparatus.
  • the invention further relates to a system for characterizing at least one optical component of a projection exposure apparatus and to a projection exposure apparatus comprising such a system.
  • Such systems may in particular comprise an illumination system with a radiation source for generating illumination radiation and illumination optics for transferring the illumination radiation from the radiation source to an object field.
  • they can comprise projection optics for imaging a reticle arranged in the object field onto a wafer arranged in an image field.
  • Both the illumination optics and the projection optics and, if appropriate, the radiation source module usually comprise a multiplicity of optical components which are subject to change processes, in particular the usual aging processes. It is therefore desirable to monitor these optical components, in particular their optical properties.
  • DE 10 2006 039 895 A1 discloses a method for correcting image changes produced by intensity distributions in optical systems. From WO 2012/076335 Al a method for measuring an optical system is known.
  • An object of the invention is to improve a method for characterizing at least one optical component of a projection exposure apparatus.
  • the core of the invention is to detect an intensity distribution of the illumination radiation in a field plane of the projection exposure apparatus and to determine from the measured data prediction values of an optical parameter over at least one predefined surface. With the aid of the determined prediction values, a deviation of the same from predefined reference values can then be determined.
  • the measuring device is repeatedly exposed to illumination radiation.
  • it is subjected to illumination radiation several times in sequence, that is to say temporally spaced apart.
  • it can be repeatedly exposed to the same selection of illumination channels with illumination radiation.
  • the selection of the illumination channels used to apply illumination radiation to the measuring device can also be changed between different measurements. Combinations are also possible.
  • the exposure of the measuring device with illumination radiation takes place here by applying the illumination of the object field.
  • a repeated measurement of the intensity distribution of the illumination radiation can be used in particular for monitoring the optical quality of the components of the projection exposure apparatus, in particular for detecting degradation effects.
  • the method enables a statement as to whether a specific, predetermined optical component of the projection exposure apparatus lies within a tolerance range of predetermined specifications.
  • On the basis of the determined deviation of the prediction values of the optical parameter from the reference values it can be judged whether this deviation can be compensated or whether a specific optical component has to be exchanged.
  • an adaptation, in particular an optimal adaptation, of the system to the given conditions can take place in particular.
  • the downtime (downtime) incurred for service work on the projection exposure apparatus can be reduced.
  • the optical parameter the values of which are predicted from the detected intensity distribution, may be the intensity distribution of the illumination radiation or the course of the reflectivity / transmissivity over the surface of an optical component. In particular, it is intended to determine not only absolute values of the optical parameter but their deviation from reference values. These may in particular be results of a previous measurement.
  • the method is used in particular for determining and / or monitoring the change of the optical parameter or the prediction values thereof.
  • the optical parameter which is determined from the detected intensity distribution, is, in particular, the reflectivity of a mirror. It can also be the transmissivity of a lens, a filter, a diaphragm, a protective film, for example a pellicle or a DGL membrane (dynamic gas lock, see WO 2014/020003 A1), or a manipulator.
  • a manipulator is generally understood to mean an optical component by means of which the intensity distribution in the beam path of the illumination radiation can be influenced.
  • the spatial dependence of the reflectivity or transmissivity of an optical component, in particular on its surface can be determined from the acquired intensity data.
  • the inventive method is used in particular for monitoring at least one of the optical components of a projection exposure system over time.
  • it makes it possible to detect a deterioration (degradation) of at least one optical component of a projection exposure apparatus.
  • the provision of projection optics is not absolutely necessary.
  • the method may advantageously be performed on an entire projection exposure apparatus. It can be carried out in particular in situ, in particular online. Turning off the system, in particular a removal of the optical component or components to be characterized, is not necessary. The monitoring of the optical quality of the components of the projection exposure apparatus over time is thereby considerably simplified.
  • the measuring device in particular comprises a two-dimensional sensor. It can also comprise one or more sensor rows or an arrangement, in particular a two-dimensional arrangement of individual sensors. As a measuring device can serve in particular a CCD camera.
  • the number of measuring points can be several thousand. It is essentially determined from the dimensions of the object field and the pixel size of the sensor. It results in particular from the ratio of the size of the area illuminated on the sensor to the pixel size of the sensor.
  • the number of measured values recorded in a single measuring step is in particular at least 100, in particular at least 200, in particular at least 300, in particular at least 500, in particular at least 1000, in particular at least 2000, in particular at least 3000, in particular at least 5000, in particular at least 10,000. It is usually less than 10 9 .
  • detected intensity distribution it is provided to detect the intensity distribution over the entire illumination field by means of the measuring device.
  • the multitude of measured values recorded is collectively referred to as detected intensity distribution.
  • the measuring device is sensitive in particular in the wavelength range of the illumination radiation used for the measurement. It is particularly sensitive in the EUV and / or DUV area.
  • the optical components of the projection exposure apparatus can also be examined with radiation of a wavelength which deviates from the operating wavelength.
  • the sensor of the measuring device has in particular dimensions which correspond to those of the object field or those of the image field of the projection exposure apparatus or are at least as large as these.
  • the measuring device can also have a plurality of sensors, in particular a plurality of sensors arranged next to one another. Furthermore, it is also possible to use a sensor whose dimensions are smaller than those of the object field or those of the image field of the projection exposure apparatus. The sensor can be moved over the desired field areas to acquire the measured values.
  • the image field may, for example, have dimensions of a few hundred square millimeters. It has, for example, a length of 26 mm and a width of 8 mm.
  • the pixels of the sensor may, for example, have a diameter of a few micrometers, for example of about 15 ⁇ m. Higher or lower resolutions are also possible as needed and may be advantageous.
  • the measuring device for detecting the intensity distribution of the illumination radiation is arranged in a reticle plane or a wafer plane.
  • the reticle plane coincides in particular with the object plane of the projection exposure apparatus.
  • the wafer plane coincides in particular with the image plane of the projection exposure apparatus, in particular its projection optics.
  • the measuring device is arranged in particular in a freely accessible area of the projection exposure apparatus. In particular, it can be arranged between two closed partial modules of the projection exposure apparatus. It can be arranged in particular in the region between the illumination optics and the projection optics. It can also be arranged in the area in the beam path behind the projection optics.
  • the measuring device may also comprise one or more additional sensors which are arranged at a distance to a field plane of the projection exposure system.
  • it can comprise one or more sensors, which are arranged in a pupil plane of the projection exposure apparatus or at least close to the pupil.
  • additional information may be obtained, which may be useful for determining the prediction values of the optical parameter.
  • the measuring device can also be designed to receive a focus stack with a plurality of images, which are offset from one another in the direction of the beam path of the projection exposure apparatus, ie spaced apart positions.
  • At least 10% of the area of the object field is used to detect the intensity distribution.
  • the area of the object field used for detecting the intensity distribution is in particular at least 20%, in particular at least 30%, in particular at least 50%, in particular at least 70%, in particular at least 90%.
  • the number of field points at which the intensity of the illumination radiation is detected by means of the measuring device is greater than 100, in particular greater than 1000. It can be greater than 10000, in particular greater than 100000. It is usually smaller than 10 8 .
  • the number of field points at which the intensity of the illumination radiation in the object field is measured can in particular be as large as the number of pixels of the measuring device. It is particularly dependent on the pixel size, ie the resolution of the measuring device.
  • at least 10%, in particular at least 20%, in particular at least 30%, in particular at least 50%, in particular at least 70% of the illumination radiation guided to the field level are detected by the measuring device. This also leads to an improved determination of the prediction values.
  • the measuring device is arranged in the region of the image plane of the projection exposure apparatus, these details can relate correspondingly to the intensity distribution of the illumination radiation in the image field.
  • the illumination optical unit has at least one faceted element with a multiplicity of different facets for generating different radiation beams, wherein at least a subset of the facets can be switched.
  • the switchability of the facets can be achieved by a displacement, in particular a tilting thereof and / or by shading the same by means of suitable diaphragms.
  • the different radiation beams form different illumination channels.
  • the illumination optics comprises two to six faceted elements, wherein in each case one facet of the first faceted element is assigned to a facet of the second faceted element and an illumination channel is thus formed for illuminating the object field with a specific angle of incidence or an angle of incidence distribution.
  • the facets of the first faceted element are displaceable in such a way that they can be assigned to different facets of the second faceted element.
  • the illumination angle distribution of the illumination of the object field can be influenced flexibly.
  • individual ones of the facets can be flexibly formed by a plurality of individual mirrors.
  • WO 2009/100 856 AI a predetermined selection of illumination channels is used to apply illumination radiation to the measuring device.
  • a grouping can be selected in the measurement in which the total number of measurements is minimized by as many micromirrors being switched simultaneously in the object plane without the object fields of the micromirrors having overlap.
  • only a single illumination channel is used to apply illumination radiation to the measuring device.
  • the measuring device can be acted upon in particular sequentially with illumination radiation from individual illumination channels. It is also possible to use in each case two, three, four or more illumination channels for exposing the measuring device to illumination radiation.
  • the maximum number of illumination channels used to apply illumination radiation to the measuring device may in particular be less than n, in particular less than n-1, in particular less than n / 2, in particular less than n / 3, in particular less than n / 4, in particular less than n / 5, in particular less than n / 10, in particular less than n / 20, in particular less than n / 50, in particular less than n / 100, where n is the number of facets of the first faceted element of the illumination optics or the maximum number of simultaneously illuminated with illumination radiation facets of the first faceted element of the illumination optics.
  • the measuring device is repeatedly exposed to illumination radiation, wherein
  • the detected intensity distribution of the illumination radiation of a field plane is normalized with repeated irradiation of the measuring device with illumination radiation.
  • the reference values are determined from an intensity distribution detected by the measuring device or by means of a model.
  • the reference values can be determined, in particular, by a simulation of the system taking into account the material parameters, such as refiectivity data, known from the literature and / or the production and / or specific measurements on the system.
  • the reference values can also be specified. For example, they may have been determined by other means.
  • the surfaces over which the optical parameter prediction values are determined are selected from the following list: radiation source (plasma region), reflection surface of a collector mirror, intermediate focus plane, reflection surface of a mirror of the illumination optics, in particular reflection surface of a field facet mirror, reflection surface a pupil facet mirror and / or reflection surface of a mirror of a transmission optics of the illumination optical system, in particular a grazing incidence mirror (Gl mirror, Gracing Incidence mirror), a UNICOM plane, a reticle plane, a reflection surface of a mirror of a projection optical system, an aperture plane, in particular for an aperture diaphragm (NA blades, Numerical Aperture Blades), pellicle plane, DGL membrane plane and the plane in which the measuring device is arranged.
  • radiation source plasma region
  • reflection surface of a collector mirror in particular reflection surface of a field facet mirror, reflection surface a pupil facet mirror and / or reflection surface of a mirror of a transmission optics of the illumination optical system
  • the prediction values can be determined via any selection of the surfaces of the optical component of the projection exposure apparatus.
  • the deviations of the optical parameter prediction values from the reference values are determined over at least two of the indicated surfaces.
  • the deviations of the prediction values from the reference values on the specified surfaces are developed in suitable modes and their amplitudes are adapted to the illumination light measured in the object plane.
  • the amplitudes of low-frequency modes are preferably maximized. It has been shown that this improved the validity of the predictive values.
  • the deviations of the prediction values of the optical parameter from the reference values over the surfaces of all the optical components of the illumination optics and / or the projection optics are determined in this way from the adaptation of the illumination light measured in the object plane. It has been shown that this is possible, in particular due to the oversampling of the measured values recorded by the measuring device. In this way, the optical quality of all of the optical components of the projection exposure apparatus can be monitored and a possible degradation of the same can be detected.
  • base splines are used as modes for developing the deviations determined.
  • the signatures belonging to the modes on the individual surfaces in the illumination light at the object plane are calculated and the amplitudes are adapted to the measured illumination light.
  • the resolution of the measuring device limits the reasonable minimum spatial resolution of the basic functions for developing the deviations determined for near-field mirrors.
  • the size of the steps of the changes of the pitches of masks with a so-called Dense Lines structure for a dipole illumination setting determines the minimum spatial resolution for reflectivity changes.
  • Reflectivity changes of the pupil facets can be detected by switching the field facets, in particular for an illumination optics with switchable field facets and non-switchable, static pupil facets.
  • a software-supported algorithm is used for determining the prediction values of the optical parameter via the at least one predefined surface from the detected intensity distribution and / or for determining the deviation of the prediction values of the optical parameter from reference values.
  • Another object of the invention is to provide a system for characterizing at least one optical component of a projection exposure apparatus.
  • a system having a measuring device for detecting an intensity distribution of illumination radiation in a field plane of the projection exposure apparatus, a memory device for storing reference values of an optical parameter over at least one predetermined surface and a data processing system for determining a deviation of prediction values of the optical parameter over the at least a predetermined surface of the reference values, in particular ratios of the measured values to the reference values, from the detected intensity distribution solved.
  • system is a system for carrying out the method according to the preceding description.
  • a software-supported algorithm is used to determine the deviation of the prediction values of the optical parameter from the reference values.
  • the data processing system comprises a software product for implementing this algorithm.
  • the algorithm comprises one or more filtering steps.
  • the system may include one or more diversification means.
  • a device for varying a lighting setting and / or the use of specific, in particular different, exchangeable measuring masks and / or the arrangement and / or displacement of a radiation-influencing element in the beam path of the illumination radiation can serve as diversification means.
  • a radiation-influencing element in particular a filter and / or a diaphragm can serve.
  • the radiation-influencing element can in particular be arranged close to the field or close to the pupil. In principle, a field manipulation and / or a pupil manipulation in any area, in particular in any plane, are performed.
  • Another object of the invention is to improve a projection exposure apparatus for microlithography. This object is achieved by a projection exposure apparatus having a system for characterizing at least one optical component of the projection exposure apparatus according to the preceding description.
  • Another object of the present invention is a software product for determining the prediction values of the optical parameter over the at least one predetermined surface from the detected intensity distribution.
  • FIGS. 1 shows schematically an illustration of the subsystems of a projection exposure apparatus
  • Fig. 2 shows schematically an exemplary representation of the optical components of a
  • FIG. 4 schematically shows a sequence of the algorithm for determining prediction values of an optical parameter from the acquired measured values
  • FIG. 5 shows a schematic sequence of the details of the method step of detecting the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the subsystems of a projection exposure apparatus 1.
  • the projection exposure apparatus 1 comprises inter alia a radiation source module 3, which is also referred to as a source-collector module (SoCoMo, source collector module). Furthermore, the projection exposure apparatus 1 comprises an illumination optical system 5 for transferring illumination radiation 2 from the radiation source to an object field 4 in an object plane 9.
  • the object plane 9 is a field plane of the projection exposure apparatus 1. In the object plane 9, one can be used as a reticle 13 designated, structure-bearing mask are arranged.
  • the projection exposure apparatus 1 comprises a projection optics 7. With the aid of the projection optics 7, the reticle 13 can be imaged onto a substrate, in particular in the form of a wafer 15.
  • the wafer 15 is arranged in an image plane 11 of the projection optics 7.
  • the image plane 11 is likewise a field plane of the projection exposure apparatus 1.
  • the illumination optics 5 and the projection optics 7 comprise a large number of optical components.
  • the optical components of the projection exposure apparatus 1 can in principle be designed to be both reflective and refractive. Combinations of refractive and reflective optical components within the projection exposure apparatus 1 are also possible.
  • the projection exposure apparatus 1 can be, in particular, an EUV
  • the radiation source 6 an EUV radiation source for generating illumination radiation 2 having a wavelength in the range of 5 nm to 15 nm.
  • FIG. 2 schematically shows an arrangement of the components of the projection exposure apparatus 1 in greater detail by way of example.
  • the radiation source module 3 comprises the radiation source 6, which is designed as a laser plasma source.
  • the radiation source module 3 comprises a collector mirror 8.
  • the illumination radiation 2 can be focused in an intermediate focus 10 in an intermediate focus plane 12.
  • the intermediate focus plane 12 may form the transition from the radiation source module 3 to the illumination optics 5.
  • the illumination optics 5 can in particular be sealed off from the outside in a vacuum-tight manner. It can be arranged in particular in an evacuable housing.
  • the illumination optics 5 comprises a first faceted element 16 having a plurality of first facets 17.
  • the first facetted element 16 is, in particular, a field facet mirror.
  • the first faceted element 16 is arranged in particular in a field plane of the projection exposure apparatus 1 or in a plane conjugate thereto.
  • the facets 17 are also referred to as field facets.
  • the illumination optical unit 5 comprises a second faceted element 18 with a plurality of facets 19.
  • the second faceted element 18 is in particular a pupil facet mirror.
  • the facets 19 are also referred to as pupil facets accordingly.
  • a deviating arrangement of the first faceted element 16 and / or the second faceted element 18 is also possible.
  • a corresponding arrangement also referred to as a specular reflector, reference is made by way of example to US 2006/0132747 AI.
  • Each of the facets 17 of the faceted element 16 can be assigned to one of up to five different of the facets 19 of the second faceted element 18 during operation of the projection exposure apparatus 1 for forming different illumination channels.
  • the illumination optics 5 comprises three mirrors 20, 21, 22.
  • the mirrors 20, 21, 22 form a transmission optics.
  • the mirror 22 is designed, in particular, as a mirror for grazing incidence (so-called GI mirror, grazing incidence mirror, or simply G mirror).
  • the projection optics 7 comprises six mirrors, which according to their sequence in the beam path of the projection exposure apparatus 1 are designated Mi to M 6 .
  • the projection optics 7 can also comprise a different number of mirrors Mi. It may in particular comprise four, eight or ten mirrors Mi.
  • the arrangement of the optical components of the projection exposure apparatus 1, in particular of the radiation source module 3, the illumination optics 5 and the projection optics 7 in FIG. 2, is to be understood as purely exemplary. Numerous different embodiments for different arrangements of the components of the projection exposure apparatus 1 are known from the prior art.
  • the facets 19 of the second facetted element 18 is assigned to the active facets 17 of the first facetted element 16 which contribute to illumination of the object field 4 with illumination radiation 2.
  • the mutually associated facets 17, 19 each form an illumination channel for illuminating the object field 4 with a specific illumination angle or an illumination angle distribution.
  • the entirety of the illumination channels is also referred to as the illumination setting.
  • the assignment of the first facets 17 to the second facets 19 is preferably switchable.
  • the first facets 17 are preferably displaceable, in particular tiltable. They can also be tilted such that the incident on them illumination radiation 2 no longer contributes to the illumination of the object field 4.
  • WO 2011/154 244 A1 for details of the switchability of the facets 17, reference is again made to prior art, in particular WO 2011/154 244 A1.
  • the first faceted element 16 divides the illumination radiation 2 into a multiplicity of different radiation beams.
  • the image of the radiation source 6 in the intermediate focus 10 is imaged onto the facets 19 of the second facetted element 18.
  • the facets 19 of the second faceted element 18 in turn form the facets 17 of the first faceted element 16 into the object field 4.
  • the images of the facets 17 of the first faceted element 16 are superimposed in the object plane 9. They overlap in the object plane 9 at least partially, in particular completely. According to an alternative embodiment, it is also possible to form at least a part of the first facets 17 of the first facetted element 16 such that their images in the object plane 9 are free of overlapping.
  • the bundles of rays which are produced by the facets 17 of the first faceted element 16 have on all subsequent optical components of the projection exposure apparatus 1 certain impact areas which result from the design of the subsystems of the projection exposure apparatus 1, in particular from the design of the illumination optics 5 and the design of the projection optics 7, for example, can be determined using a ray tracing.
  • Different illumination channels can hereby illuminate overlapping-free areas on certain components of the projection exposure apparatus 1. This is the case, in particular, for components close to the pupil of the projection exposure apparatus 1. In the case of components arranged close to the field, an overlap of the impact areas may occur.
  • the optical components of the projection exposure apparatus 1, in particular of the radiation source module 3, the illumination optics 5 and the projection optics 7, have radiation-influencing surfaces, in particular radiation-reflecting surfaces whose course is known from the design of the respective subsystems.
  • a method which serves for the determination, in particular for monitoring the reflectivity of the optical components of the projection exposure apparatus 1 or the change thereof.
  • a measuring device 31 is provided.
  • the measuring device 31 is arranged in a field plane of the projection exposure apparatus 1, in particular in the region of the image plane 11 or in the region of the object plane 9.
  • the corresponding areas are in particular freely accessible. In particular, they are also freely accessible during operation of the projection exposure apparatus 1.
  • the measuring device 31 can be arranged in particular outside the subsystems of the projection exposure apparatus 1.
  • the subsystems of the projection exposure apparatus 1, in particular the radiation source module 3, the illumination optics 5 and the projection optics 7 can thus remain in the operational state even when the measuring device 31 is arranged in a field plane of the projection exposure apparatus 1.
  • the provision step of the measuring device 31 and its arrangement in the beam path of the projection exposure apparatus 1 is shown in the figures as the output step 32 of the method.
  • the object field 4 After providing and arranging the measuring device 31 in a field plane of the projection exposure apparatus 1, the object field 4, in particular in the region of the object field 4 arranged measuring device 31 or arranged there reticle 13 with illumination radiation 2 applied.
  • the method can serve as a reticle 13 a mask with specially provided measuring structures. This will be explained in more detail below.
  • a first measuring process 33 an intensity distribution of the illumination radiation 2 in the field plane is detected by means of the measuring device 31.
  • a certain illumination channel is turned on in a switching step 35.
  • a particular lighting setting is selected. Then, individual lighting channels of this setting are switched on one after the other in the switching steps 35. The measurements in the measuring steps 33 thus take place in each case when the object field 4 is illuminated with a single illumination channel. The stored data can thus be clearly assigned to the different illumination channels.
  • combinations of a plurality of illumination channels of the predetermined illumination setting can also be switched on in the switching steps 35. This can save time.
  • the measurement steps 33i can also be carried out with different illumination settings. This alternative is shown schematically in FIG.
  • the intensity distribution of the illumination radiation 2 is detected spatially resolved in the field plane.
  • a two-dimensional distribution of the intensity of the illumination radiation 2 in the field plane is detected.
  • the measured intensity distribution is stored in a memory 51. It can be stored in particular as a bitmap file. In particular, it is stored together with the information about the illumination channels selected for illuminating the object field 4.
  • the intensity distribution detected in measurement step 33 is normalized as a function of the radiation dose of illumination radiation 2.
  • the measuring device 31 may be, for example, a CCD camera.
  • the measuring device 31 has a sensor with more than 1000, in particular more than 10,000, in particular more than 30,000, in particular more than 50,000, in particular more than 100,000, in particular more than 200,000 pixels.
  • the measuring device 31 can have up to several megapixels (10 6 pixels).
  • a subsequent decision step 39 it is checked whether the detected intensity distribution for the intended purpose, in particular for determining prediction values for a given optical parameter over predetermined surfaces of the optical components of the projection exposure apparatus 1 with a desired resolution, is sufficient. If this is the case, the data acquisition can be ended (end 60). Otherwise, a further switching step 35 is carried out for switching on a new selection of illumination channels. In principle, the number of switching steps 35 carried out and subsequent measuring steps 33 is limited only by the number of possible combinations of different illumination channels. At a later time, the measuring steps 33 can be repeated with an identical selection of illumination channels. From a comparison of the acquired measurement data, a change in the optical parameter over the predetermined surfaces of the optical components of the projection exposure apparatus 1 can then be determined.
  • the values stored in the memory 51 during the first data acquisition can serve as reference values for later measurements.
  • the reference values can be determined using a model or specified externally.
  • the first measured values serve as reference values and at a later time a second measuring process is provided.
  • the data stored in memory 51 serve as a starting point for determining a deviation of the prediction values of the optical parameter from reference values. As already described, these are in particular the spatially resolved intensity profiles of the illumination radiation 2 detected in different measuring steps 33 in a field plane.
  • the stored values are, in particular, channel-resolved intensities in the object plane 9 at at least two different points in time, for example a current point in time and a comparison value, d. H. serving as a reference earlier date.
  • ratios R n 1,2 (xo, yo) of the bitmaps of the intensities of the different measurement data for identical illumination channel combinations are determined.
  • suitably normalized bitmaps are used in particular.
  • weighting factors a s , m are optimized, so that the formula resulting from the following formula reconstruction error is minimized:
  • H n , s indicates the mapping of the object field coordinates (x 0 , y 0 ) onto the coordinates (x s , y s ) on a surface s of an optical component of the projection exposure apparatus 1 when illuminated with the illumination channel n
  • H n , s (xo, yo) (x s, y s).
  • Hn, s _1 denotes.
  • bs, m (x s , y s ) are the base modes numbered by the subscript m and selected for surface s.
  • the basic modes b s , m can be used in particular b-splines.
  • the function H n , s can be determined by means of a ray tracing method, in particular a reverse ray tracing method. To simplify this, the angular dependence of the function H n , s can be neglected. In particular, it is possible to use only the rays through the geometrical centroids of the pupil facets in reverse ray tracing.
  • the second processing step 25 is in particular an optimization method.
  • this optimization method is a distribution of low-frequency as possible determined spatial modes for the development of the optical parameter T s over the surface s of the predetermined optical components of the projection apparatus 1, which leads to a minimization of the residual errors over the predetermined surfaces s.
  • the optical parameter T s (x s , y s ) for each of the predetermined surfaces s of the optical components of the projection apparatus 1 is developed according to the selected basic modes b s , m (x s , y s ).
  • the optimized weights a op t are used to reconstruct a change T s 1,2 (x s , y s ) of the optical parameter between the two measurements on the surface s.
  • the change can be represented as follows:
  • the resulting values are stored in a memory 51a.
  • the memories 51 and 51a may be physically housed in a common component.
  • 33i, 33j can be changes in the optical properties, in particular a deviation determined by the same reference values.
  • a degradation of the optical properties, in particular the refiectivity, of the optical components of the projection exposure apparatus 1 can be determined from the deviation.
  • local changes, in particular non-uniform, relative changes in the optical parameter, in particular the refiectivity, of the optical components of the projection exposure apparatus 1 can be determined with the aid of the described method, and in particular can be assigned to a specific optical component of the projection exposure apparatus 1.
  • complementary illumination settings can also be provided to switch different, in particular complementary illumination settings in switching steps 35i.
  • a first switching step 351 one half of the pupil can be illuminated while in a second switching step 35 2 the other half of the pupil is illuminated.
  • Such lighting settings are also referred to as complementary settings. It may, for example, be an x-dipole setting and a complementary y-dipole setting.
  • At least one common channel is measured in both settings. This can be used for standardization purposes.
  • two measuring steps 33, 34 are provided.
  • the measuring steps 33, 34 are performed using the same illumination setting but with different reticles 13i, 13j.
  • the reticle 13i may have vertical structures, in particular dense vertical lines, and the reticle 13j horizontal structures, in particular dense horizontal lines.
  • FIG. 5 shows the switching steps 35i and the decision steps 39i. These may be provided as in the flowchart of Figure 3 accordingly. In turn, provision may be made, in particular, to specify a specific lighting setting and to switch it individually through the lighting channels or a combination thereof. Lighting of the reticles 13i, 13j with different illumination settings is also possible. For details, reference is made to the preceding description.
  • the diversification 40 can be helpful in order to better assign changes in the optical parameter to certain components of the projection exposure apparatus 1.
  • a radiation-influencing element can also be arranged in the beam path of the illumination radiation 2 or its arrangement can be changed as diversification means.
  • the object field 4 is sequentially illuminated in each case by a single illumination channel.
  • it may be provided to use only a selection of the illumination channels for illuminating the object field 4. This can lead to a considerable time savings.
  • a maximum of 1000 in particular a maximum of 500, in particular a maximum of 300, in particular a maximum of 200, in particular a maximum of 150, in particular a maximum of 30, in particular a maximum of 20, in particular a maximum of ten, in particular a maximum of five, in particular a maximum of three, in particular a maximum of two different illumination channels to use for the sequential illumination of the object field 4.
  • a single illumination of the object field 4 that is to say the use of a single illumination setting, in particular of a single illumination channel for illuminating the object field 4 and therefore a single measuring step 33, may be sufficient.
  • this part of the illumination radiation 2 can in particular be guided past the optical components of the projection optics 7. In principle, it can also be guided past the optical components of the illumination optics 5 or at least a selection thereof become. It is possible, for example, to use one or more of the facets 17 of the first facetted element 16 for coupling out illumination radiation 2 from the beam path of the projection exposure apparatus 1. For detecting the decoupled illumination radiation, in particular its intensity, a separate sensor can be provided.
  • the method is applicable in-situ, that is to say in a fully assembled, ready-to-use projection exposure apparatus 1.
  • it is not necessary to disassemble the projection exposure apparatus 1 or one of its subsystems for the application of the method.
  • the downtime of the projection exposure system 1 is considerably reduced.
  • the method can be carried out directly at the end user of the projection exposure apparatus 1. In particular, it can be carried out under the real conditions usually prevailing there.
  • the method is particularly applicable online. It leads to a statement about the optical parameter, in particular the reflectivity, of the optical components of the projection exposure apparatus 1 in real time. With the aid of the method, it is possible, in particular, to determine a deterioration (degradation) of the mirrors, in particular also the glaring incidence mirror (GI mirror).
  • the method makes it possible to carry out preventive maintenance work. An unnecessary replacement of optical components can be prevented.
  • the method can very reliably detect effects on a length scale in the range of millimeters or centimeters. This corresponds to the usual length scale of degradation effects.
  • a plurality, in particular all, of the optical components of the projection exposure apparatus 1 can be monitored, in particular a degradation of the same can be determined, in particular assigned to a specific one of the optical components of the projection exposure apparatus 1.
  • all of the facets 17 of the first faceted element 16 and / or all of the facets 19 of the second faceted element 18 can be used. It is also possible to use only a predetermined selection of the facets 17 and / or the facets 19.
  • the function H n , s changes, in particular for surfaces s, which lie in the projection optics 7. It is also possible to use further diverse diversification means in order to distinguish effects of the change of the optical parameter, in particular the reflectivity, of different of the optical components of the projection exposure apparatus 1 from one another.
  • the intensity distribution of the illumination radiation is in particular over an area which at least 10%, in particular at least 20%, in particular at least 30%, in particular at least 50%, in particular at least 70%, in particular at least 90% of the surface of Object field 4 and the image field of the projection exposure system 1 corresponds, detected, depending on which in which field level the measuring device 31 is arranged.
  • the number of measured values detected here by means of the measuring device 31 corresponds precisely to the ratio of the area illuminated on the sensor of the measuring device 31 to the area of the individual sensor elements (pixel size).
  • the number of data points per measurement may in particular be more than 1000, in particular more than 10000, in particular more than 100000, in particular more than 200000. If the areas which are illuminated by different illumination channels on the surface s of a specific optical component of the projection exposure length 1 overlap, this can lead to oversampling.
  • the pixel size of the sensor of the measuring device 31 is in particular in the range of 1 ⁇ 2 to 10,000 ⁇ 2 , in particular in the range of 10 ⁇ 2 to 1000 ⁇ 2 , in particular in the range of
  • the measuring device 31 in the wavelength range in the radiation source 6, which is provided for the normal operation of the projection exposure apparatus 1, sensitive.
  • the measuring device 31 is sensitive in particular in the EUV and / or DUV area.
  • the measuring radiation source can emit measuring radiation in a wavelength range which deviates from that of the illumination radiation 2 provided for operating the projection exposure apparatus 1.
  • different illumination settings are determined before carrying out the method, which are particularly advantageous for the characterization of selected ones of the optical components of the projection exposure apparatus 1.
  • the number of measurement illumination settings can be in particular in the range from 1 to 100, in particular in the range from 2 to 50, in particular in the range from 3 to 30.
  • diversification means can serve a filter element.
  • a diversification means may preferably be arranged in the vicinity of the object plane 9 or in the vicinity of the image plane 11.
  • the intensity distribution of the illumination radiation 2 on certain of the optical components of the projection exposure apparatus 1 can be influenced in a targeted manner by means of such a diversification means.
  • the reference values for the optical parameter of the different optical components of the projection exposure apparatus 1 can be determined with the aid of a model or a simulation from the design data of the subsystems of the projection exposure apparatus 1.
  • the reference values can also be specified. These may in particular be stored in a memory 51 of a data processing system 50 of a system for carrying out the method described above.
  • the data processing system 50 is connected in a signal-transmitting manner with the measuring device 31.
  • the data processing system 50 is connected to the control device 52 in a signal-transmitting manner.
  • the control device 52 is connected in a signal-transmitting manner with the illumination optics 5, in particular the first faceted element 16 and / or the second faceted element 18.
  • the controller 52 may also be connected to other diversification means in a signal transmitting manner.
  • model approaches for the dependence of the intensity distribution and / or spatially resolved reflectivity can be predetermined.
  • a radial dependence of the far field can be predetermined.
  • a two-dimensional Gaussian distribution can be used to describe the intensity distribution of the far field.
  • the measured values are divided by the known contribution of the far field to the measured values and then the far field is removed from the product over all system areas s.
  • this is also possible with the other surfaces s of the optical components of the projection exposure apparatus 1, provided that the corresponding information is available. If, in particular, the transmission distribution of a specific area s at two system times is known, one can divide the respective contribution in order to better determine the contributions, in particular the degradation, of the other areas.
  • the relative reflectivity over all components of the projection exposure apparatus 1 can be determined.
  • a software-protected algorithm can serve this purpose.
  • a backward ray tracing method can be used to determine the reflectivity over all components of the projection exposure apparatus 1.
  • the course of the reflectivity over the surface of optical components of the projection exposure apparatus 1, which are not arranged in a field plane or a pupil plane, can also be determined with the aid of the method described above.
  • the optical components over whose surfaces the predicted values 37 of the optical parameter are determined may be selected from the following list: radiation source 6a, Collector mirror, Eisenfokusapertur, first faceted element 16, second faceted element 18, mirror 20, mirror 21, mirror 22 of the transmission optics, a so-called UNICOM diaphragm, the reticle 13 in the object plane 9, all mirrors Mi of the projection optics 7, an aperture diaphragm, a Pellicle level, a DGL membrane level and the plane in which the measuring device is arranged.
  • the time to set a new lighting setting is in the range of a few seconds.
  • the total time required for all of the first measuring steps 33i and the second measuring steps 34; is within a few minutes. It is in particular less than a few hours, in particular less than 1 hour, in particular less than 30 minutes.
  • the entirety of the illumination radiation 2 impinging on the field-near mirror is used. Accordingly, a large subset, in particular at least 10%, in particular at least 20%, in particular at least 30%, in particular at least 50%, in particular at least 70%, in particular at least 90% of the pixels of the sensor device of the measuring device 31 is used.
  • the spatial resolution can be improved.
  • the intensity distribution in object field 4 not the intensity distribution in object field 4, but a pupil, in particular the distribution of illumination intensities over different illumination angles.
  • the pupil is measured in particular at a limited number of field points.
  • the number of field points at which the pupil is measured is in particular at most 100, in particular at most 50, in particular at most 30, in particular at most 20. It is preferably in the range from 3 to 13.
  • a diaphragm structure for measuring the pupil, for example, a diaphragm structure, in particular with a plurality of pin holes (pinholes) in the object field 4 or at least close to the field can be arranged.
  • the measuring device 31 is arranged in this case just behind the diaphragm structure.
  • the algorithm 36 remains essentially unchanged in this case, where the function H n , s is replaced by a function P n , s which maps the pupil measured at a specific field point (x 0 , y 0 ) to the coordinates (x s , y s ) on the surface s of the respective optical component of the projection exposure apparatus 1. Furthermore, it is possible to take into account both field measurements and pupil measurements in the monitoring of each optical component of the projection exposure apparatus 1.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Charakterisierung mindestens einer optischen Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage (1) wird eine Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung (2) in einer Feldebene der Projektionsbelichtungsanlage (1) mittels einer Messeinrichtung (31) erfasst und hieraus Vorhersagewertes eines optischen Parameters über mindestens einer vorgegebenen Oberfläche räumlich ermittelt.

Description

Verfahren zur Charakterisierung mindestens einer optischen Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 216 703.3 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Charakterisierung mindestens einer optischen Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur Charakterisierung mindestens einer optischen Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage sowie eine Projektionsbelichtungsanlage umfassend ein derartiges System.
Der grundsätzliche Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie ist aus dem Stand der Technik bekannt. Exemplarisch stellvertretend sei beispielsweise auf die Beschreibung der DE 10 2010 062 763 AI verwiesen. Derartige Anlagen können insbesondere ein Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung und einer Beleuchtungsoptik zur Überführung der Beleuchtungsstrahlung von der Strahlungsquelle zu einem Objektfeld umfassen. Sie können außerdem eine Projektionsoptik zur Abbildung eines im Objektfeld angeordneten Retikels auf einen in einem Bildfeld angeordneten Wafer umfassen. Sowohl die Beleuchtungsoptik als auch die Projektionsoptik sowie gegebenenfalls das Strah- lungsquellenmodul umfassen üblicherweise eine Vielzahl optischer Komponenten, welche Änderungsprozessen, insbesondere den üblichen Alterungsprozessen unterliegen. Es ist daher wünschenswert, diese optischen Komponenten, insbesondere deren optische Eigenschaften, zu überwachen. Aus der DE 10 2006 039 895 AI ist ein Verfahren zur Korrektur von durch Intensitätsverteilungen in optischen Systemen erzeugten Abbildungsveränderungen bekannt. Aus der WO 2012/076335 AI ist ein Verfahren zur Vermessung eines optischen Systems bekannt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Charakterisierung mindestens einer optischen Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, eine Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung in einer Feldebene der Projektionsbelichtungsanlage zu erfassen und aus den Messdaten Vorhersagewerte eines optischen Parameters über mindestens eine vorgegebene Oberfläche zu ermitteln. Mit Hilfe der ermittelten Vorhersagewerte kann sodann eine Abweichung derselben von vorge- gebenen Referenzwerten ermittelt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Messeinrichtung mehrfach mit Beleuchtungsstrahlung beaufschlagt. Sie wird insbesondere sequenziell, das heißt zeitlich beabstandet, mehrfach mit Beleuchtungsstrahlung beaufschlagt. Hierbei kann sie mehrfach mit derselben Auswahl an Beleuchtungskanälen mit Beleuchtungsstrahlung beaufschlagt werden. Alternativ hierzu kann die Auswahl der zur Beaufschlagung der Messeinrichtung mit Beleuchtungsstrahlung verwendeten Beleuchtungskanäle zwischen unterschiedlichen Messungen auch verändert werden. Kombinationen sind ebenso möglich. Die Beaufschlagung der Messeinrichtung mit Beleuchtungsstrahlung erfolgt hierbei durch Beaufschlagung des Objektfeldes mit Beleuchtungsstrahlung.
Eine wiederholte Messung der Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung kann insbesondere zur Überwachung der optischen Qualität der Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere zum Detektieren von Degradationseffekten verwendet werden. Das Verfahren ermöglicht eine Aussage darüber, ob eine bestimmte, vorgegebene optische Komponente der Projektionsbelichtungsanlage innerhalb eines Toleranzbereichs von vorgegebenen Spezifikationen liegt. Auf Grundlage der ermittelten Abweichung der Vorhersagewerte des optischen Parameters von den Referenzwerten kann beurteilt werden, ob diese Abweichung kompensiert werden kann oder ob eine bestimmte optische Komponente ausgetauscht werden muss. Auf Grundlage der ermittelten Abweichung der Vorhersagewerte von den Referenzwerten kann insbesondere eine Anpassung, insbesondere eine optimale Anpassung, des Systems an die gegebenen Bedingungen erfolgen.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich die Ausfallzeit (Downtime), welche für Servicearbeiten an der Projektionsbelichtungsanlage anfällt, reduzieren. Beim optischen Parameter, dessen Werte aus der erfassten Intensitätsverteilung vorhergesagt werden, kann es sich um die Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung oder den Verlauf der Reflektivität/Transmissivität über die Oberfläche einer optischen Komponente handeln. Es ist insbesondere vorgesehen, nicht nur absolute Werte des optischen Parameters zu ermitteln, sondern deren Abweichung von Referenzwerten. Bei diesen kann es sich insbesondere um Ergebnisse einer vorherigen Messung handeln. Gemäß einem Aspekt der Erfindung dient das Verfahren insbesondere zur Ermittlung und/oder Überwachung der Änderung des optischen Parameters bzw. der Vorhersagewerte desselben.
Beim optischen Parameter, welcher aus der erfassten Intensitätsverteilung ermittelt wird, handelt es sich insbesondere um die Reflektivität eines Spiegels. Es kann sich auch um die Transmissivi- tät einer Linse, eines Filters, einer Blende, einer Schutzfolie, beispielsweise eines Pellikels oder einer DGL-Membran (dynamic gas lock, dynamische Gassperre; siehe WO 2014/020003 AI), oder eines Manipulators handeln. Unter einem Manipulator sei hierbei allgemein ein optisches Bauelement verstanden, mittels welchem die Intensitätsverteilung im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung beeinflusst werden kann. Insbesondere kann die räumliche Abhängigkeit der Reflektivität oder Transmissivität einer optischen Komponente, insbesondere über deren Oberfläche, aus den erfassten Intensitätsdaten ermittelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere zur Überwachung mindestens einer der optischen Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage über die Zeit. Es ermöglicht insbesondere den Nachweis einer Verschlechterung (Degradation) mindestens einer optischen Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage.
Es ermöglicht insbesondere die Charakterisierung einer Mehrzahl von optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere sämtlicher strahlführender Elemente der Beleuchtungsoptik und/oder der Projektionsoptik oder einer vorgegebenen Auswahl derselben.
Sollen nur die Bestandteile des Beleuchtungssystems überwacht werden, ist die Bereitstellung einer Projektionsoptik nicht zwingend notwendig. Das Verfahren kann jedoch vorteilhafterweise an einer gesamten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt werden. Es kann insbesondere in-situ, insbesondere online, durchgeführt werden. Ein Ausschalten der Anlage, insbesondere eine Entnahme der zu charakterisierenden optischen Komponente beziehungsweise Komponenten, ist nicht notwendig. Die Überwachung der opti- sehen Qualität der Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage über die Zeit wird dadurch erheblich vereinfacht.
Die Messeinrichtung umfasst insbesondere einen zweidimensionalen Sensor. Sie kann auch eine oder mehrere Sensorzeilen oder eine Anordnung, insbesondere eine zweidimensionale Anord- nung von Einzelsensoren umfassen. Als Messeinrichtung kann insbesondere eine CCD-Kamera dienen.
Die Anzahl der Messpunkte kann mehrere tausend betragen. Sie wird im Wesentlichen aus den Abmessungen des Objektfeldes und der Pixelgröße des Sensors bestimmt. Sie ergibt sich insbe- sondere aus dem Verhältnis der Größe der auf dem Sensor ausgeleuchteten Fläche zur Pixelgröße des Sensors.
Die in einem einzigen Messschritt erfasste Anzahl an Messwerten, insbesondere an Intensitätswerten, beträgt insbesondere mindestens 100, insbesondere mindestens 200, insbesondere min- destens 300, insbesondere mindestens 500, insbesondere mindestens 1000, insbesondere mindestens 2000, insbesondere mindestens 3000, insbesondere mindestens 5000, insbesondere mindestens 10000. Sie beträgt üblicherweise weniger als 109.
Es ist insbesondere vorgesehen, die Intensitätsverteilung über das gesamte Beleuchtungsfeld mit- tels der Messeinrichtung zu erfassen. Die Vielzahl der erfassten Messwerte wird zusammenfassend auch als erfasste Intensitätsverteilung bezeichnet.
Die Messeinrichtung ist insbesondere im Wellenlängenbereich der zur Messung verwendeten Beleuchtungsstrahlung sensitiv. Sie ist insbesondere im EUV- und/oder DUV-Bereich empfind- lieh. Grundsätzlich können die optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage auch mit Strahlung einer Wellenlänge, welche von der Betriebswellenlänge abweicht, untersucht werden. Der Sensor der Messeinrichtung weist insbesondere Abmessungen auf, welche denen des Objektfeldes oder denen des Bildfeldes der Projektionsbelichtungsanlage entsprechen beziehungsweise mindestens so groß sind wie diese.
Grundsätzlich kann die Messeinrichtung auch mehrere Sensoren, insbesondere mehrere nebeneinander angeordnete Sensoren, aufweisen. Weiter ist es auch möglich, einen Sensor zu verwenden, dessen Abmessungen kleiner als die des Objektfeldes oder die des Bildfeldes der Projektionsbelichtungsanlage sind. Der Sensor kann zur Erfassung der Messwerte über die gewünschten Feldbereiche verlagert werden.
Das Bildfeld kann beispielsweise Abmessungen von einigen hundert Quadratmillimetern aufweisen. Es weist beispielsweise eine Länge von 26 mm und eine Breite von 8 mm auf. Die Pixel des Sensors können beispielsweise einen Durchmesser von einigen Mikrometern, beispielsweise von etwa 15 μιη haben. Höhere oder geringere Auflösungen sind je nach Bedarf ebenso möglich und gegebenenfalls vorteilhaft.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Messeinrichtung zur Erfassung der Intensitätsver- teilung der Beleuchtungsstrahlung in einer Retikelebene oder einer Waferebene angeordnet. Die Retikelebene fällt hierbei insbesondere mit der Objektebene der Projektionsbelichtungsanlage zusammen. Die Waferebene fällt hierbei insbesondere mit der Bildebene der Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere deren Projekt ionsoptik, zusammen. Die Messeinrichtung wird insbesondere in einem frei zugänglichen Bereich der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet. Sie kann insbesondere zwischen zwei abgeschlossenen Teilmodulen der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet werden. Sie kann insbesondere im Bereich zwischen der Beleuchtungsoptik und der Projekt ionsoptik angeordnet werden. Sie kann auch im Bereich im Strahlengang hinter der Projekt ionsoptik angeordnet werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Messeinrichtung auch einen oder mehrere zusätzliche Sensoren umfassen, welche beabstandet zu einer Feldebene der Projektionsbelich- tungsanlage angeordnet sind. Sie kann insbesondere einen oder mehrere Sensoren umfassen, welche in einer Pupillenebene der Projektionsbelichtungsanlage oder zumindest pupillennah an- geordnet sind. Hierdurch können zusätzliche Informationen erhalten werden, welche zur Ermittlung der Vorhersagewerte des optischen Parameters nützlich sein können. Die Messeinrichtung kann auch dazu ausgebildet sein, einen Fokusstapel mit einer Mehrzahl von Bildern, welche an in Richtung des Strahlengangs der Projektionsbelichtungsanlage zueinander versetzten, das heißt beabstandeten Positionen aufgenommen werden, aufzunehmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird mindestens 10 % der Fläche des Objektfeldes zur Erfassung der Intensitätsverteilung genutzt. Die zur Erfassung der Intensitätsverteilung genutzte Fläche des Objektfeldes beträgt insbesondere mindestens 20 %, insbesondere mindestens 30 %, insbesondere mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 %, insbesondere mindestens 90 %.
Hierdurch lässt sich ein relativ großes Oversampling erreichen, insbesondere im Vergleich zu Stand der Technik mit Pupillenmessungen. Es ist insbesondere möglich, dass zu einem gegebenen Flächenbereich mehrere Messwerte existieren, insbesondere dass ein bestimmter Flächenbe- reich auf der Oberfläche eines der optischen Bauelemente der Projektionsbelichtungsanlage durch eine Mehrzahl von Beleuchtungskanälen abgetastet wird. Dies ermöglicht insbesondere eine zuverlässigere Ermittlung der Vorhersagewerte des optischen Parameters, eine höhere räumliche Auflösung und eine bessere Trennbarkeit der gemessenen Änderung über die betrachtete optische Elemente.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Anzahl der Feldpunkte, an welchen die Intensität der Beleuchtungsstrahlung mittels der Messeinrichtung erfasst wird, größer als 100, insbesondere größer als 1000. Sie kann insbesondere größer als 10000, insbesondere größer als 100000 sein. Sie ist üblicherweise kleiner als 108. Die Anzahl der Feldpunkte, an welchen die Intensität der Beleuchtungsstrahlung im Objektfeld gemessen wird, kann insbesondere so groß sein wie die Anzahl der Pixel der Messeinrichtung. Sie ist insbesondere von der Pixelgröße, d. h. der Auflösung der Messeinrichtung abhängig. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden mindestens 10 %, insbesondere mindestens 20 %, insbesondere mindestens 30 %, insbesondere mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 % der zur Feldebene geführten Beleuchtungsstrahlung von der Messeinrichtung erfasst. Auch dies führt zu einer verbesserten Ermittlung der Vorhersagewerte.
Sofern die Messeinrichtung im Bereich der Bildebene der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet wird, können sich diese Angaben entsprechend auf die Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung im Bildfeld beziehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Beleuchtungsoptik mindestens ein facettiertes Element mit einer Vielzahl unterschiedlicher Facetten zur Erzeugung unterschiedlicher Strahlungsbündel auf, wobei zumindest eine Teilmenge der Facetten schaltbar ist. Die Schaltbarkeit der Facetten kann hierbei durch eine Verlagerung, insbesondere eine Verkippung derselben und/oder durch Abschattung derselben mittels geeigneter Blenden erreicht werden.
Die unterschiedlichen Strahlungsbündel bilden unterschiedliche Beleuchtungskanäle.
Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungsoptik zwei bis sechs facettierte Elemente, wobei jeweils eine Facette des ersten facettierten Elements einer Facette des zweiten facettierten Elements zugeordnet wird und dadurch jeweils ein Beleuchtungskanal zur Beleuchtung des Objektfeldes mit einem bestimmten Einfallswinkel beziehungsweise einer Einfallswinkelverteilung gebildet wird.
Die Facetten des ersten facettierten Elements sind insbesondere derart verlagerbar, dass sie unterschiedlichen Facetten des zweiten facettierten Elements zugeordnet werden können. Hierdurch kann die Beleuchtungswinkelverteilung der Ausleuchtung des Objektfeldes flexibel beein- flusst werden. Für weitere Details sei auf den vorbekannten Stand der Technik, beispielsweise die bereits erwähnte DE 10 2010 062 763 AI verwiesen. Es ist auch möglich, eines oder beide der facettierten Elemente als Mikrospiegelarray auszubilden. In diesem Fall können einzelne der Facetten flexibel durch eine Mehrzahl von Einzelspiegeln ausgebildet werden. Für Details sei stellvertretend auf die WO 2009/100 856 AI verwiesen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Beaufschlagung der Messeinrichtung mit Beleuchtungsstrahlung eine vorgegebene Auswahl an Beleuchtungskanälen verwendet.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, zur Beaufschlagung der Messeinrichtung mit Beleuchtungsstrahlung jeweils nur eine echte Teilmenge der gleichzeitig möglichen Beleuchtungskanäle zu verwenden.
Insbesondere wenn eines oder beide der facettierten Elemente als Mikrospiegelarray ausgebildet sind, kann eine Gruppierung bei der Messung gewählt werden, bei welcher die Gesamtzahl der Messungen minimiert wird indem möglichst viele Mikrospiegel gleichzeitig in der Objektebene geschaltet werden ohne dass die Objektfelder der Mikrospiegel Überlapp haben.
Durch Auswahl der zur Beaufschlagung der Messeinrichtung mit Beleuchtungsstrahlung verwendeten Beleuchtungskanäle kann eine Diversifizierung erreicht werden, welche für eine zuverlässigere Ermittlung der Vorhersagewerte nützlich sein kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird zur Beaufschlagung der Messeinrichtung mit Beleuchtungsstrahlung jeweils nur ein einzelner Beleuchtungskanal verwendet. Die Messeinrichtung kann insbesondere sequentiell mit Beleuchtungsstrahlung aus einzelnen Beleuchtungskanälen beaufschlagt werden. Es ist auch möglich, jeweils zwei, drei, vier oder mehr Beleuchtungskanäle zur Beaufschlagung der Messeinrichtung mit Beleuchtungsstrahlung zu verwenden. Die maximale Anzahl der zur Beaufschlagung der Messeinrichtung mit Beleuchtungsstrahlung verwendeten Beleuchtungskanäle kann insbesondere weniger als n, insbesondere weniger als n-1, insbesondere weniger als n/2, insbesondere weniger als n/3, insbesondere weniger als n/4, insbesondere weniger als n/5, insbesondere weniger als n/10, insbesondere weniger als n/20, insbesondere weniger als n/50, insbesondere weniger als n/100, betragen, wobei n die Anzahl der Facetten des ersten facettierten Elements der Beleuchtungsoptik beziehungsweise die maximale Anzahl der gleichzeitig mit Beleuchtungsstrahlung ausleuchtbaren Facetten des ersten facettierten Elements der Beleuchtungsoptik bezeichnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Messeinrichtung mehrfach mit Beleuch- tungsstrahlung beaufschlagt, wobei
die Auswahl der hierfür verwendeten Beleuchtungskanäle/Beleuchtungssettings verändert wird und/oder
unterschiedliche Messretikel im Objektfeld angeordnet werden und/oder
eine Anordnung mindestens eines strahlungsbeeinflussenden Elements im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung verändert wird.
Hierdurch können gezielt Beiträge von unterschiedlichen der optischen Komponenten der Pro- jektionsbelichtungsanlage beziehungsweise der Effekt einer Degradierung derselben voneinander getrennt werden.
Durch entsprechende Maßnahmen ist es insbesondere möglich, in der Projektionsoptik durch höhere Beugungsordnungen ansonsten nicht erreichte Teile der Flächen der optischen Bauelemente abzutasten. Es ist beispielsweise möglich, durch ein geeignetes Retikel die Pupille mit einem globalen Kippwinkel zu beaufschlagen. Hierdurch können die auf pupillennahen Spiegeln der Projektionsoptik abgetasteten Bereiche beeinflusst werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die erfasste Intensitätsverteilung der Beleuch- tungsstrahlung einer Feldebene bei wiederholten Beaufschlagungen der Messeinrichtung mit Beleuchtungsstrahlung normiert. Hierdurch können kurzfristige Schwankungen der Strahlungsquelle, insbesondere der von dieser emittierten Gesamtstrahlungsleistung, kompensiert werden.
Zur Normierung der Intensitätsverteilung kann ein bestimmter Beleuchtungskanal als Normie- rungskanal genutzt werden. Dies muss nicht immer derselbe Beleuchtungskanal sein. Zum Vergleich zweier Messungen genügt es, wenn diese mindestens einen gemeinsamen Beleuchtungskanal umfassen. Prinzipiell ist es aber auch möglich, zur Normierung der Messung einen Teil der von der Strahlungsquelle emittierten Beleuchtungsstrahlung auszukoppeln und separat zu erfassen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Referenzwerte aus einer mittels der Messeinrichtung erfassten Intensitätsverteilung oder mittels eines Modells ermittelt. Die Referenzwerte können insbesondere durch eine Simulation des Systems unter Berücksichtigung der aus der Literatur und/oder der Produktion und/oder von konkreten Messungen am System bekannten Materialparameter wie beispielsweise Refiektivitätsdaten bestimmt werden. Die Refe- renzwerte können auch vorgegeben werden. Sie können beispielsweise auf andere Weise ermittelt worden sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Oberflächen, über welche die Vorhersagewerte des optischen Parameters ermittelt werden, ausgewählt aus folgender Liste: Strahlungs- quellpunkt (Plasmabereich), Reflexionsfläche eines Kollektorspiegels, Zwischenfokusebene, Reflexionsfläche eines Spiegels der Beleuchtungsoptik, insbesondere Reflexionsfläche eines Feldfacettenspiegels, Reflexionsfläche eines Pupillenfacettenspiegels und/oder Reflexionsfläche eines Spiegels einer Übertragungsoptik der Beleuchtungsoptik, insbesondere eines Spiegels für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel), eine UNICOM-Ebene, eine Retikel- ebene, eine Reflexionsfläche eines Spiegels einer Projektionsoptik, eine Blendenebene, insbesondere für eine Aperturblende (NA-Blades, Numerical Aperture Blades), Pellikel-Ebene, DGL- Membran-Ebene und die Ebene, worin die Messeinrichtung angeordnet ist.
Grundsätzlich können die Vorhersagewerte über eine beliebige Auswahl der Oberflächen der op- tischen Komponente der Projektionsbelichtungsanlage ermittelt werden. Es ist insbesondere möglich, Vorhersagewerte für den optischen Parameter über die Oberflächen sämtlicher der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage zu ermitteln.
Die unterschiedlichen Beiträge der unterschiedlichen Komponenten können hierbei, wie nachfol- gend noch näher erläutert wird, voneinander getrennt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Abweichungen der Vorhersagewerte des optischen Parameters von den Referenzwerten über mindestens zwei der angegebenen Oberflächen ermittelt. Dazu werden die Abweichungen der Vorhersagewerte von den Referenzwerten auf den angegebenen Oberflächen in geeignete Moden entwickelt und deren Amplituden an das in der Objektebene gemessene Beleuchtungslicht angepasst. Bei der Anpassung werden vorzugsweise die Amplituden niederfrequenter Moden maximiert. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch die Aussagekraft der Vorhersagewerte verbessert werden konnte.
Vorzugsweise werden die Abweichungen der Vorhersagewerte des optischen Parameters von den Referenzwerten über die Oberflächen sämtlicher optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik und/oder der Projektionsoptik in dieser Weise aus der Anpassung des in der Objektebene gemessenen Beleuchtungslichts ermittelt. Es hat sich gezeigt, dass dies, insbesondere aufgrund des Oversamplings der von der Messeinrichtung erfassten Messwerte möglich ist. Auf diese Weise kann die optische Qualität sämtlicher der optischen Komponenten der Projekti- onsbelichtungsanlage überwacht und eine mögliche Degradierung derselben detektiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden als Moden zur Entwicklung der ermittelten Abweichungen Basis-Splines (b-Splines) verwendet. Dazu werden die zu den Moden auf den einzelnen Oberflächen gehörenden Signaturen im Beleuchtungslicht an der Objektebene berechnet und die Amplituden an des gemessene Beleuchtungslicht angepasst.
Weiter wurde erkannt, dass die Auflösung der Messeinrichtung die sinnvolle minimale Ortsauflösung der Basisfunktionen zur Entwicklung der ermittelten Abweichungen für feldnahe Spiegel beschränkt.
Für pupillennahe Spiegel der Projektionsoptik bestimmt die Größe der Schritte der Änderungen der Pitches von Masken mit einer sogenannten Dense Lines- Struktur für ein Dipolbeleuchtungs- setting die minimale Ortsauflösung für Reflektivitätsänderungen. Insbesondere für eine Beleuchtungsoptik mit schaltbaren Feldfacetten und nicht-schaltbaren, statischen Pupillenfacetten sind Refiektivitätsänderungen der Pupillenfacetten durch Umschalten der Feldfacetten zu detektieren. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dient zum Ermitteln der Vorhersagewerte des optischen Parameters über die mindestens eine vorgegebene Oberfläche aus der erfassten Intensitätsverteilung und/oder zum Ermitteln der Abweichung der Vorhersagewerte des optischen Parameters von Referenzwerten ein softwaregestützter Algorithmus. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zur Charakterisierung mindestens einer optischen Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein System mit einer Messeinrichtung zur Erfassung einer Intensitätsverteilung von Beleuchtungsstrahlung in einer Feldebene der Projektionsbelichtungsanlage, einer Speichereinrichtung zur Speicherung von Referenzwerten eines optischen Parameters über mindestens eine vorgegebene Oberfläche und einer Datenverarbeitungsanlage zur Ermittlung einer Abweichung von Vorhersagewerten des optischen Parameters über der mindestens einen vorgegebenen Oberfläche von den Referenzwerten, insbesondere Verhältnisse der Messwerte zu den Referenzwerten, aus der erfassten Intensitätsverteilung gelöst.
Bei dem System handelt es sich insbesondere um ein System zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
Zur Ermittlung der Abweichung der Vorhersagewerte des optischen Parameters von den Refe- renzwerten dient insbesondere ein softwaregestützter Algorithmus. Die Datenverarbeitungsanlage umfasst insbesondere ein Softwareprodukt zur Durchführung dieses Algorithmus.
Der Algorithmus umfasst insbesondere einen oder mehrere Filterungs- Schritte. Hierdurch kann insbesondere der Beitrag niederfrequenter Moden über die vorgegebenen Oberflächen gesteigert, insbesondere maximiert werden. Das System kann ein oder mehrere Mittel zur Diversifizierung aufweisen. Als Diversifizierungsmittel können insbesondere eine Einrichtung zur Variation eines Beleuchtungssettings und/oder die Verwendung bestimmter, insbesondere unterschiedlicher, austauschbarer Messmasken und/oder die Anordnung und/oder Verlagerung eines Strahlungsbeeinflussenden Elements im Strahlen- gang der Beleuchtungsstrahlung dienen. Als Strahlungsbeeinflussendes Element können insbesondere ein Filter und/oder eine Blende dienen. Das Strahlungsbeeinflussende Element kann insbesondere feldnah oder pupillennah angeordnet sein. Prinzipiell kann eine Feldmanipulation und/oder eine Pupillenmanipulation in einem beliebigen Bereich, insbesondere in einer beliebigen Ebene, durchgeführt werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem System zur Charakterisierung mindestens einer optischen Komponente der Projektionsbelichtungsanlage gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst.
Die Vorteile ergeben sich aus den bereits beschriebenen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Softwareprodukt zur Ermittlung der Vorhersagewerte des optischen Parameters über die mindestens eine vorgegebene Oberfläche aus der erfassten Intensitäts Verteilung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine Darstellung der Teilsysteme einer Projektionsbelichtungsanlage,
Fig. 2 schematisch eine exemplarische Darstellung der optischen Komponenten einer
Projektionsbelichtungsanlage sowie des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung in dieser,
Fig. 3 einen schematischen Ablauf der Details des Verfahrensschrittes der Erfassung der
Messdaten gemäß einem der nachfolgenden gezeigten Verfahren, Fig. 4 schematisch einen Ablauf des Algorithmus zur Ermittlung von Vorhersagewerten eines optischen Parameters aus den erfassten Messwerten, Fig. 5 einen schematischen Ablauf der Details des Verfahrensschrittes der Erfassung der
Messdaten gemäß einer Alternative,
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Teilsysteme einer Projektionsbelichtungsanlage 1.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst unter anderem ein Strahlungsquellenmodul 3, welches auch als Quellen- Kollektor-Modul (SoCoMo, Source Collector Modul) bezeichnet wird. Des Weiteren umfasst die Projektionsbelichtungsanlage 1 eine Beleuchtungsoptik 5 zur Überführung von Beleuchtungsstrahlung 2 von der Strahlungsquelle zu einem Objektfeld 4 in einer Ob- jektebene 9. Bei der Objektebene 9 handelt es sich um eine Feldebene der Projektionsbelichtungsanlage 1. In der Objektebene 9 kann eine als Retikel 13 bezeichnete, strukturtragende Maske angeordnet werden.
Des Weiteren umfasst die Projektionsbelichtungsanlage 1 eine Projektionsoptik 7. Mit Hilfe der Projektionsoptik 7 kann das Retikel 13 auf ein Substrat, insbesondere in Form eines Wafers 15, abgebildet werden. Der Wafer 15 ist in einer Bildebene 11 der Projektionsoptik 7 angeordnet. Bei der Bildebene 11 handelt es sich ebenfalls um eine Feldebene der Projektionsbelichtungsanlage 1. Die Beleuchtungsoptik 5 und die Projektionsoptik 7 umfassen eine Vielzahl von optischen Komponenten. Die optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 können prinzipiell sowohl reflektiv als auch refraktiv ausgebildet sein. Auch Kombinationen von refraktiven und reflektiven optischen Komponenten innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 1 sind möglich. Bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 kann es sich insbesondere um eine EUV-
Projektionsbelichtungsanlage handeln. In diesem Fall handelt es sich bei der Strahlungsquelle 6 um eine EUV-Strahlungsquelle zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung 2 mit einer Wellenlänge im Bereich von 5 nm bis 15 nm.
In der Figur 2 ist schematisch eine Anordnung der Komponenten der Projektionsbelichtungsan- läge 1 in größerem Detail exemplarisch dargestellt.
Das Strahlungsquellenmodul 3 umfasst die Strahlungsquelle 6, welche als Laserplasmaquelle ausgebildet ist. Alternative Ausführungen der Strahlungsquelle 6, insbesondere alternative EUV- Quellen, sind ebenso möglich.
Weiter umfasst das Strahlungsquellenmodul 3 einen Kollektorspiegel 8.
Mit Hilfe des Kollektorspiegels 8 kann die Beleuchtungsstrahlung 2 in einem Zwischenfokus 10 in einer Zwischenfokusebene 12 fokussiert werden.
Die Zwischenfokusebene 12 kann den Übergang vom Strahlungsquellenmodul 3 zur Beleuchtungsoptik 5 bilden. Die Beleuchtungsoptik 5 kann insbesondere vakuumdicht nach außen abgeschlossen sein. Sie kann insbesondere in einem evakuierbaren Gehäuse angeordnet sein. Die Beleuchtungsoptik 5 umfasst ein erstes facettiertes Element 16 mit einer Vielzahl von ersten Facetten 17. Beim ersten facettierten Element 16 handelt es sich insbesondere um einen Feldfacettenspiegel. Das erste facettierte Element 16 ist insbesondere in einer Feldebene der Projekti- onsbelichtungsanlage 1 beziehungsweise in einer hierzu konjugierten Ebene angeordnet. Die Facetten 17 werden auch als Feldfacetten bezeichnet.
Weiter umfasst die Beleuchtungsoptik 5 ein zweites facettiertes Element 18 mit einer Mehrzahl von Facetten 19. Beim zweiten facettierten Element 18 handelt es sich insbesondere um einen PupiUenfacettenspiegel. Die Facetten 19 werden entsprechend auch als Pupillenfacetten bezeichnet. Eine hiervon abweichende Anordnung des ersten facettierten Elements 16 und/oder des zweiten facettierten Elements 18 ist ebenso möglich. Für Details einer entsprechenden auch als spekula- rer Reflektor bezeichneten Anordnung sei exemplarisch auf die US 2006/0132747 AI verwiesen. Jede der Facetten 17 des facettierten Elements 16 kann beim Betrieb der Projektionsbelichtungs- anlage 1 zur Ausbildung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle einer von bis zu fünf unterschiedlichen der Facetten 19 des zweiten facettierten Elements 18 zugeordnet werden. Außerdem um- fasst die Beleuchtungsoptik 5 drei Spiegel 20, 21 , 22. Die Spiegel 20, 21, 22 bilden eine Übertragungsoptik.
Der Spiegel 22 ist insbesondere als Spiegel für streifenden Einfall (sogenannter GI-Spiegel, Gra- cing Incidence Spiegel, oder einfach nur G-Spiegel) ausgebildet.
Die Projektionsoptik 7 umfasst sechs Spiegel, welche entsprechend ihrer Abfolge im Strahlen- gang der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit Mi bis M6 bezeichnet werden.
Die Projektionsoptik 7 kann auch eine andere Anzahl an Spiegeln Mi umfassen. Sie kann insbesondere vier, acht oder zehn Spiegel Mi umfassen. Die Anordnung der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere des Strahlungsquellenmoduls 3, der Beleuchtungsoptik 5 sowie der Projektionsoptik 7 in Figur 2 ist rein exemplarisch zu verstehen. Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche unterschiedliche Ausführungsformen für unterschiedliche Anordnungen der Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 bekannt.
Beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird den aktiven, das heißt zur Beleuchtung des Objektfeldes 4 mit Beleuchtungsstrahlung 2 beitragenden Facetten 17 des ersten facettierten Elements 16 jeweils eine der Facetten 19 des zweiten facettierten Elements 18 zugeordnet. Die einander zugeordneten Facetten 17, 19 bilden jeweils einen Beleuchtungskanal zur Beleuchtung des Objektfeldes 4 mit einem bestimmten Beleuchtungswinkel bzw. einer Beleuchtungswinkelverteilung. Die Gesamtheit der Beleuchtungskanäle wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet. Die Zuordnung der ersten Facetten 17 zu den zweiten Facetten 19 ist vorzugsweise schaltbar. Hierzu sind die ersten Facetten 17 vorzugsweise verlagerbar, insbesondere verkippbar. Sie können auch derart verkippbar sein, dass die auf sie auftreffende Beleuchtungsstrahlung 2 nicht mehr zur Ausleuchtung des Objektfeldes 4 beiträgt. Für Details der Schaltbarkeit der Facetten 17 sei wiederum auf vorbekannten Stand der Technik, insbesondere die WO 2011/154 244 AI, verwiesen.
Das erste facettierte Element 16 zerlegt die Beleuchtungsstrahlung 2 in eine Vielzahl unter- schiedlicher Strahlenbündel.
Mit Hilfe der Facetten 17 des ersten facettierten Elements 16 wird das Bild der Strahlungsquelle 6 im Zwischenfokus 10 auf die Facetten 19 des zweiten facettierten Elements 18 abgebildet. Die Facetten 19 des zweiten facettierten Elements 18 bilden ihrerseits die Facetten 17 des ersten facettierten Elements 16 in das Objektfeld 4 ab.
Die Bilder der Facetten 17 des ersten facettierten Elements 16 werden in der Objektebene 9 überlagert. Sie überlappen in der Objektebene 9 zumindest teilweise, insbesondere vollständig. Ge- mäß einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, zumindest einen Teil der ersten Facetten 17 des ersten facettierten Elements 16 derart auszubilden, dass ihre Bilder in der Objektebene 9 überlappungsfrei sind.
Die Strahlenbündel, welche von den Facetten 17 des ersten facettierten Elements 16 erzeugt wer- den, haben auf sämtlichen nachfolgenden optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsan- lage 1 bestimmte Auftreffbereiche, welche aus dem Design der Teilsysteme der Projektionsbe- lichtungsanlage 1 , insbesondere aus dem Design der Beleuchtungsoptik 5 und dem Design der Projektionsoptik 7, beispielsweise mit Hilfe eines Ray Tracings ermittelt werden können. Unterschiedliche Beleuchtungskanäle können hierbei auf bestimmten Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 überlappungsfreie Bereiche beleuchten. Dies ist insbesondere für pupillennahe Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 der Fall. Bei feldnah angeordneten Komponenten kann es zu einem Überlapp der Auftreffbereiche kommen.
Die optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere des Strahlungsquellenmoduls 3, der Beleuchtungsoptik 5 und der Projektionsoptik 7, weisen strahlungsbeein- fiussende Oberflächen, insbesondere strahlungsreflektierende Oberflächen auf, deren Verlauf aus dem Design der jeweiligen Teilsysteme bekannt ist.
Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, welches zur Bestimmung, insbesondere zur Überwachung der Reflektivität der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 oder deren Änderung dient. Nach Bereitstellen der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird eine Messeinrichtung 31 bereitgestellt. Die Messeinrichtung 31 wird in einer Feldebene der Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere im Bereich der Bildebene 11 oder im Bereich der Objektebene 9, angeordnet.
Die entsprechenden Bereiche sind insbesondere frei zugänglich. Sie sind insbesondere auch beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 frei zugänglich. Die Messeinrichtung 31 kann insbesondere außerhalb der Teilsysteme der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet werden. Die Teilsysteme der Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere das Strahlungsquellenmodul 3, die Beleuchtungsoptik 5 und die Projektionsoptik 7 können somit auch bei Anordnung der Messeinrichtung 31 in einer Feldebene der Projektionsbelichtungsanlage 1 im betriebsbereiten Zustand verbleiben.
Der Bereitstellungsschritt der Messeinrichtung 31 und deren Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 ist in den Figuren jeweils als Ausgangsschritt 32 des Verfahrens dargestellt.
Nach dem Bereitstellen und Anordnen der Messeinrichtung 31 in einer Feldebene der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird das Objektfeld 4, insbesondere die im Bereich des Objektfeldes 4 angeordnete Messeinrichtung 31 oder das dort angeordnete Retikel 13 mit Beleuchtungsstrahlung 2 beaufschlagt.
Für die Durchführung des Verfahrens kann als Retikel 13 eine Maske mit eigens hierfür vorgesehenen Messstrukturen dienen. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.
Sodann wird in einem ersten Messprozess 33 eine Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung 2 in der Feldebene mittels der Messeinrichtung 31 erfasst. Hierfür wird in einem Schaltschritt 35 ein bestimmter Beleuchtungskanal eingeschaltet.
Bei dieser Alternative wird ein bestimmtes Beleuchtungssetting ausgewählt. Sodann werden in den Schaltschritten 35 nacheinander einzelne Beleuchtungskanäle dieses Settings eingeschaltet. Die Messungen in den Messschritten 33 erfolgen somit jeweils bei einer Beleuchtung des Objektfeldes 4 mit einem einzigen Beleuchtungskanal. Die abgespeicherten Daten lassen sich somit eindeutig den unterschiedlichen Beleuchtungskanälen zuordnen.
Anstelle der Beleuchtung des Objektfeldes 4 mit einzelnen Beleuchtungskanälen können in den Schaltschritten 35 auch Kombinationen mehrerer Beleuchtungskanäle des vorgegebenen Be- leuchtungssettings eingeschaltet werden. Dies kann zu einer Zeitersparnis führen.
Anstatt ein einziges, bestimmtes Beleuchtungssetting vorzugeben und durch die einzelnen Beleuchtungskanäle desselben oder Kombinationen derselben zu schalten, können die Messschritte 33i auch mit unterschiedlichen Beleuchtungssettings durchgeführt werden. Diese Alternative ist schematisch in der Figur 5 darstellt.
Mit Hilfe der Messeinrichtung 31 wird die Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung 2 in der Feldebene ortsaufgelöst erfasst. Es wird insbesondere eine zweidimensionale Verteilung der Intensität der Beleuchtungsstrahlung 2 in der Feldebene erfasst. Die gemessene Intensitätsverteilung wird in einem Speicher 51 abgespeichert. Sie kann insbesondere als Bitmap-Datei abgespeichert werden. Sie wird insbesondere zusammen mit der Information über die zur Beleuchtung des Objektfeldes 4 ausgewählten Beleuchtungskanäle abgespeichert.
Gemäß einer vorteilhaften Alternative wird die im Messschritt 33 erfasste Intensitätsverteilung in Abhängigkeit der Strahlungsdosis der Beleuchtungsstrahlung 2 normalisiert.
Bei der Messeinrichtung 31 kann es sich beispielsweise um eine CCD-Kamera handeln. Die Messeinrichtung 31 weist insbesondere einen Sensor mit mehr als 1000, insbesondere mehr als 10000, insbesondere mehr als 30000, insbesondere mehr als 50000, insbesondere mehr als 100000, insbesondere mehr als 200000 Pixeln auf. Die Messeinrichtung 31 kann insbesondere bis zu mehrere Megapixel (106 Pixel) aufweisen. Aus der erfassten Intensitätsverteilung können nach Bereitstellung von Designdaten der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit Hilfe eines Algorithmus 36 (siehe Fig. 4) Werte eines optischen Parameters, insbesondere der Reflektivität der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 ermittelt werden, welche als Referenzwerte, insbesondere zur Ermittlung der Änderung der Reflektivität der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 verwendet wer- den können.
In einem nachfolgenden Entscheidungsschritt 39 wird überprüft, ob die erfasste Intensitätsverteilung für den vorgesehenen Zweck, insbesondere zur Bestimmung von Vorhersagewerten für einen vorgegebenen optischen Parameter über vorgegebene Oberflächen der optischen Komponen- ten der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit einer gewünschten Auflösung, ausreichend ist. Sofern dies der Fall ist, kann die Datenerfassung beendet (Ende 60) werden. Ansonsten wird ein weiterer Schaltschritt 35 zum Einschalten einer neuen Auswahl von Beleuchtungskanälen durchgeführt. Prinzipiell ist die Anzahl der durchgeführten Schaltschritte 35 und nachfolgenden Messschritte 33 lediglich durch die Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten unterschiedlicher Beleuchtungskanäle begrenzt. Zu einem späteren Zeitpunkt können die Messschritte 33 mit einer identischen Auswahl an Beleuchtungskanälen wiederholt werden. Aus einem Vergleich der erfassten Messdaten lässt sich dann eine Änderung des optischen Parameters über die vorgegebenen Oberflächen der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 ermitteln.
Die bei der ersten Datenerfassung im Speicher 51 abgespeicherten Werte können als Referenzwerte für spätere Messungen dienen. Alternativ hierzu können die Referenzwerte mit Hilfe eines Modells ermittelt oder extern vorgegeben werden.
Im Folgenden wird der Fall beschrieben, dass die ersten Messwerte als Referenzwerte dienen und zu einem späteren Zeitpunkt ein zweiter Messprozess vorgesehen ist.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figur 4 ein Algorithmus 36 zur Bestimmung von Vorhersagewerten des optischen Parameters über die vorgegebenen Oberflächen der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie insbesondere die Ermittlung einer Abweichung der Vorhersagewerte des optischen Parameters von Referenzwerten beschrieben.
Als Ausgangspunkt für die Ermittlung einer Abweichung der Vorhersagewerte des optischen Pa- rameters von Referenzwerten dienen die im Speicher 51 abgelegten Daten. Wie bereits beschrieben, handelt es sich hierbei insbesondere um die in unterschiedlichen Messschritten 33 erfassten, ortsaufgelösten Intensitätsprofile der Beleuchtungsstrahlung 2 in einer Feldebene. Bei den abgespeicherten Werten handelt es sich insbesondere um kanalaufgelöste Intensitäten in der Objektebene 9 zu mindestens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten, beispielsweise einem aktuellen Zeit- punkt und einem als Vergleichswert, d. h. als Referenzwert dienenden früheren Zeitpunkt. Im Speicher 51 können jedoch auch mittels eines Modells und/oder einer Simulation und/oder auf andere Weise hergeleitete Referenzdaten abgespeichert sein.
In einem ersten Verarbeitungsschritt 24 werden Verhältnisse Rn 1,2(xo, yo) der Bitmaps der Inten- sitäten der unterschiedlichen Messdaten für identische Beleuchtungskanal-Kombinationen ermittelt. Hierbei werden insbesondere geeignet normalisierte Bitmaps verwendet. Sodann werden in einem zweiten Verarbeitungsschritt 25 Gewichtungsfaktoren as,m optimiert, sodass der sich aus der nachfolgenden Formel ergebende Formel Rekonstruktions fehler minimiert wird:
Figure imgf000023_0001
Hierin gibt Hn,s die Abbildung der Objektfeldkoordinaten (x0, y0) auf die Koordinaten (xs,ys) auf einer Oberfläche s einer optischen Komponente der Projektionsbelichtungsanlage 1 bei einer Ausleuchtung mit dem Beleuchtungskanal n an, Hn,s(xo, yo) = (xs, ys). Die inverse Abbildung wird mit
Hn,s_1 bezeichnet. bs,m(xs, ys) sind die mit dem Index m durchnummerierten Basismoden, welche für die Oberfläche s ausgewählt wurden. Als Basismoden bs,m können insbesondere b-Splines dienen.
Die Funktion Hn,s kann mit Hilfe eines Ray Tracing- Verfahrens, insbesondere eins Rückwärts- Ray Tracing- Verfahrens ermittelt werden. Vereinfachend kann hierbei die Winkelabhängigkeit der Funktion Hn,s vernachlässigt werden. Es ist insbesondere möglich, beim Rückwärts-Ray Tracing lediglich die Strahlen durch die geometrischen Flächenschwerpunkte der Pupillenfacetten zu verwenden.
Zur Bestimmung der Funktion Hn,s werden die als bekannt vorgegebenen Designdaten der Projektionsbelichtungsanlage 1 bzw. deren Teilsysteme berücksichtigt.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer Beleuchtung des Objektfeldes 4 mit lediglich einer geringen Anzahl von Beleuchtungskanälen, insbesondere mit jeweils einzelnen Beleuchtungskanälen, ein entsprechendes Rückwärts-Ray Tracing- Verfahren geeignet ist, um die Funktion Hn,s zu ermitteln.
Beim zweiten Verarbeitungsschritt 25 handelt es sich insbesondere um ein Optimierungsverfahren. Bei diesem Optimierungsverfahren wird eine Verteilung von möglichst niederfrequenten räumlichen Moden zur Entwicklung des optischen Parameters Ts über die Oberfläche s der vorgegebenen optischen Komponenten der Projektionsbehchtungsanlage 1 ermittelt, welche zu einer Minimierung der Residualfehler über die vorgegebenen Oberflächen s führt. In einem Entwicklungsschritt 26 wird der optische Parameter Ts(xs, ys) für jede der vorgegebenen Oberflächen s der optischen Komponenten der Projektionsbehchtungsanlage 1 nach den gewählten Basismoden bs,m(xs, ys) entwickelt. Zur Bestimmung der Änderungen des optischen Parameters Ts1,2(xs, ys) genügt es, ein Basissystem, d. h. die Basismoden bs,m(xs, ys) vorzugeben. Die Absolutwerte des optischen Parameters Ts(xs, ys) müssen nicht notwendigerweise bestimmt werden.
In einem dritten Verarbeitungsschritt 27 werden die optimierten Gewichte aopt genutzt, um eine Veränderung Ts 1,2(xs, ys) des optischen Parameters zwischen den beiden Messungen auf der Oberfläche s zu rekonstruieren. Die Veränderung lässt sich wie folgt darstellen:
Figure imgf000024_0001
m
Die sich hieraus ergebenden Werte werden in einem Speicher 51a abgelegt. Die Speicher 51 und 51a können physisch in einem gemeinsamen Bauelement untergebracht sein.
Durch den Vergleich der optimierten Gewichtungsfaktoren aopt für Intensitätsprofile aus unterschiedlichen Messschritten 33i, 33j lassen sich Änderungen der optischen Eigenschaften, insbesondere eine Abweichung derselben von Referenzwerten ermitteln. Aus der Abweichung kann insbesondere eine Degradation der optischen Eigenschaften, insbesondere der Refiektivität, der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 ermittelt werden.
Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens lassen sich insbesondere lokale Änderungen, insbesondere nicht-uniforme, relative Änderungen des optischen Parameters, insbesondere der Refiektivität, der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 bestimmen sowie insbesondere einer bestimmten optischen Komponente der Projektionsbelichtungsanlage 1 zuordnen. Um sämtliche Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 möglichst vollständig abzutasten, kann es sinnvoll sein, möglichst viele, insbesondere mindestens eine Mindestanzahl, insbesondere sämtliche der unterschiedlichen Beleuchtungskanäle in sequentiellen Schaltschritten 35i einzeln oder in Kombination miteinander einzuschalten. Dies ist insbesondere zur Abtastung, d. h. zur Ausleuchtung, pupillennaher und/oder intermediärer optischer Flächen vorteilhaft.
Es kann auch vorgesehen sein, in Schaltschritten 35i unterschiedliche, insbesondere komplementäre Beleuchtungssettings zu schalten. Beispielsweise kann in einem ersten Schaltschritt 351 eine Hälfte der Pupille ausgeleuchtet werden, während in einem zweiten Schaltschritt 352 die andere Hälfte der Pupille ausgeleuchtet wird. Derartige Beleuchtungssettings werden auch als komplementäre Settings bezeichnet. Es kann sich beispielsweise um ein x-Dipol-Setting und ein komplementäres y-Dipol-Setting handeln.
Vorzugsweise wird hierbei mindestens ein gemeinsamer Kanal in beiden Settings gemessen. Dies kann zu Normierungszwecken genutzt werden.
Gemäß der in der Figur 5 schematisch dargestellten Alternative sind zwei Messschritte 33, 34 vorgesehen. Die Messschritte 33, 34 werden unter Verwendung desselben Beleuchtungssettings jedoch mit unterschiedlichen Retikeln 13i, 13j durchgeführt. Beispielsweise kann das Retikel 13i vertikale Strukturen, insbesondere dichte vertikale Linien, und das Retikel 13 j horizontale Strukturen, insbesondere dichte horizontale Linien, aufweisen.
Allgemein wird zwischen den Messschritten 33 und 34 eine Diversifizierung 40 durchgeführt. Vereinfachend nicht dargestellt sind in der Figur 5 die Schaltschritte 35i und die Entscheidungsschritte 39i. Diese können entsprechend wie beim Ablaufschema gemäß Figur 3 vorgesehen sein. Es kann insbesondere wiederum vorgesehen sein, ein bestimmtes Beleuchtungssetting vorzugeben und einzeln durch die Beleuchtungskanäle oder eine Kombination derselben zu schalten. Auch eine Beleuchtung der Retikel 13i, 13j mit unterschiedlichen Beleuchtungssettings ist mög- lieh. Für Details wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Die Diversifizierung 40 kann hilfreich sein, um Veränderungen des optischen Parameters bestimmten Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 besser zuordnen zu können.
Zusätzlich zu den bereits dargestellten Möglichkeiten der Veränderung des Beleuchtungssettings und der Verwendung unterschiedlicher Messretikel 13i, 13j kann als Diversifizierungsmittel auch ein Strahlungsbeeinflussendes Element im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 2 angeordnet oder dessen Anordnung verändert werden. Außerdem ist es prinzipiell möglich, eine oder mehrere der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 auszutauschen. Dies kann insbesondere bei Verdacht auf eine Verschlechterung (Degradation) der entsprechenden opti- sehen Komponente sinnvoll sein.
Hierbei wird das Objektfeld 4 sequentiell jeweils von einem einzigen Beleuchtungskanal ausgeleuchtet. Gemäß einer Alternative kann vorgesehen sein, lediglich eine Auswahl der Beleuchtungskanäle zur Ausleuchtung des Objektfeldes 4 zu nutzen. Dies kann zu einer erheblichen Zeitersparnis führen.
Es ist beispielsweise möglich, lediglich maximal 1000, insbesondere maximal 500, insbesondere maximal 300, insbesondere maximal 200, insbesondere maximal 150, insbesondere maximal 30, insbesondere maximal 20, insbesondere maximal zehn, insbesondere maximal fünf, insbesondere maximal drei, insbesondere maximal zwei unterschiedliche Ausleuchtungskanäle zur sequentiellen Beleuchtung des Objektfeldes 4 zu nutzen. Prinzipiell kann auch eine einzige Beleuchtung des Objektfeldes 4, das heißt die Verwendung eines einzigen Beleuchtungssettings, insbesondere eines einzigen Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 4 und damit ein einziger Messschritt 33 ausreichend sein.
Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Alternative ist vorgesehen, einen Teil der von der Strahlungsquelle 6 emittierten Beleuchtungsstrahlung 2 zur Normierung der Messdaten auszu- koppeln. Dieser Teil der Beleuchtungsstrahlung 2 kann insbesondere an den optischen Komponenten der Projektionsoptik 7 vorbeigeführt werden. Er kann prinzipiell auch an den optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik 5 oder zumindest einer Auswahl derselben vorbeigeführt werden. Es ist beispielsweise möglich, eine oder mehrere der Facetten 17 des ersten facettierten Elements 16 zum Auskoppeln von Beleuchtungsstrahlung 2 aus dem Strahlengang der Projekti- onsbelichtungsanlage 1 zu nutzen. Zur Erfassung der ausgekoppelten Beleuchtungsstrahlung, insbesondere deren Intensität, kann ein separater Sensor vorgesehen sein.
Im Folgenden werden stichwortartig weitere Details und Aspekte des vorhergehend beschriebenen Verfahrens beschrieben. Diese Details beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche der unterschiedlichen, vorstehend beschriebenen Alternativen.
Das Verfahren ist in-situ, das heißt in einer vollständig montierten, betriebsbereiten Projektions- belichtungsanlage 1 anwendbar. Es ist insbesondere nicht nötig, die Projektionsbelichtungsan- lage 1 oder eines deren Teilsysteme zur Anwendung des Verfahrens auseinanderzunehmen. Hierdurch wird die Ausfallzeit der Projektionsbelichtungsanlage 1 erheblich reduziert.
Das Verfahren kann insbesondere direkt beim Endnutzer der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchgeführt werden. Es kann insbesondere unter den dort üblicherweise vorherrschenden Realbedingungen durchgeführt werden.
Das Verfahren ist insbesondere online anwendbar. Es führt zu einer Aussage über den optischen Parameter, insbesondere die Reflektivität, der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 in Echtzeit. Mit Hilfe des Verfahrens ist es insbesondere möglich, eine Verschlechterung (Degradation) der Spiegel, insbesondere auch der Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel) festzustellen.
Es ist insbesondere möglich, die Reflektivität von Spiegeln, welche außerhalb einer Feld- oder Pupillenebene der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet sind, oder deren Veränderung zu bestimmen. Das Verfahren ermöglicht insbesondere die Durchführung präventiver Wartungsarbeiten. Ein unnötiger Austausch von optischen Komponenten kann verhindert werden.
Das Verfahren kann insbesondere sehr zuverlässig Effekte auf einer Längenskala im Bereich von Millimetern oder Zentimetern detektieren. Dies entspricht der üblichen Längenskala von Degradationseffekten.
Im Wege des Verfahrens können insbesondere mehrere, insbesondere sämtliche, der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 überwacht, insbesondere eine Degradation derselben festgestellt, insbesondere einem bestimmten der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 zugeordnet werden.
Beim Verfahren können sämtliche der Facetten 17 des ersten facettierten Elements 16 und/oder sämtliche der Facetten 19 des zweiten facettierten Elements 18 genutzt werden. Es ist auch mög- lieh, lediglich eine vorbestimmte Auswahl der Facetten 17 und/oder der Facetten 19 zu nutzen.
Durch Bereitstellung und Verwendung unterschiedlicher Messretikel 13i, 13j können Effekte, welche auf eine Degradation der optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik 5 zurückzuführen sind, sehr einfach und zuverlässig von Effekten, welche auf eine Degradation der Kompo- nenten der Projektionsoptik 7 zurückzuführen sind, unterschieden werden.
Bei Verwendung unterschiedlicher Retikel 13i, 13j ändert sich die Funktion Hn,s insbesondere für Flächen s, welche in der Projektionsoptik 7 liegen. Es ist auch möglich, weitere diverse Diversifizierungsmittel zu verwenden, um Effekte der Änderung des optischen Parameters, insbesondere der Reflektivität, unterschiedlicher der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 voneinander zu unterscheiden.
Die Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung wird insbesondere über eine Fläche, welche mindestens 10 %, insbesondere mindestens 20 %, insbesondere mindestens 30 %, insbesondere mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 %, insbesondere mindestens 90 % der Fläche des Objektfeldes 4 bzw. des Bildfeldes der Projektionsbelichtungsanlage 1 entspricht, erfasst, je nach dem in welcher Feldebene die Messeinrichtung 31 angeordnet ist.
Die Anzahl der hierbei mittels der Messeinrichtung 31 erfassten Messwerte entspricht gerade dem Verhältnis der auf dem Sensor der Messeinrichtung 31 ausgeleuchteten Fläche zur Fläche der einzelnen Sensorelemente (Pixelgröße). Die Anzahl der Datenpunkte je Messung kann insbesondere mehr als 1000, insbesondere mehr als 10000, insbesondere mehr als 100000, insbesondere mehr als 200000 betragen. Überlappen sich die Bereiche, welche von unterschiedlichen Beleuchtungskanälen auf der Oberfläche s einer bestimmten optischen Komponente der Projekti- onsbelichtungslange 1 ausgeleuchtet werden, kann dies zu einem Oversampling führen.
Die Pixelgröße des Sensors der Messeinrichtung 31 liegt insbesondere im Bereich von 1 μιη2 bis 10000 μιη2, insbesondere im Bereich von 10 μιη2 bis 1000 μιη2, insbesondere im Bereich von
Figure imgf000029_0001
Vorzugsweise ist die Messeinrichtung 31 im Wellenlängenbereich in der Strahlungsquelle 6, welche für den normalen Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 vorgesehen ist, empfindlich. Die Messeinrichtung 31 ist insbesondere im EUV- und/oder DUV-Bereich empfindlich. Es ist prinzipiell auch möglich, zur Charakterisierung der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit Hilfe des vorhergehend beschriebenen Verfahrens eine spezielle Mess-Strahlungsquelle zu verwenden. Die Mess-Strahlungsquelle kann Messstrahlung in einem Wellenlängenbereich emittieren, welcher von dem der zum Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 vorgesehenen Beleuchtungsstrahlung 2 abweicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden vor Durchführung des Verfahrens verschiedene Beleuchtungssettings ermittelt, welche für die Charakterisierung ausgewählter der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 besonders vorteilhaft sind. Es ist insbesondere möglich, eine vorgegebene Anzahl unterschiedlicher Mess-Beleuchtungssettings vor- zugeben. Diese können mit Hilfe einer geeigneten Steuereinrichtung 52 ausgewählt und einge- stellt werden. Dies kann zu einem erheblichen Zeitgewinn führen. Die Anzahl der Mess-Be- leuchtungssettings kann insbesondere im Bereich von 1 bis 100, insbesondere im Bereich von 2 bis 50, insbesondere im Bereich von 3 bis 30 liegen. Als Diversifizierungsmittel kann ein Filterelement dienen. Ein Diversifizierungsmittel kann vorzugsweise in der Nähe der Objektebene 9 oder in der Nähe der Bildebene 11 angeordnet werden. Es kann prinzipiell auch in einem beliebigen, frei zugänglichen Bereich im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet werden. Mittels eines derartigen Diversifizierungsmittels kann insbesondere die Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung 2 auf bestimmten der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 gezielt beeinflusst werden.
Die Referenzwerte für den optischen Parameter der unterschiedlichen optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 können mit Hilfe eines Modells bzw. einer Simulation aus den Designdaten der Teilsysteme der Projektionsbelichtungsanlage 1 ermittelt werden.
Die Referenzwerte können auch vorgegebenen werden. Die können insbesondere in einem Speicher 51 einer Datenverarbeitungsanlage 50 eines Systems zur Durchführung des vorhergehend beschriebenen Verfahrens abgelegt sein. Die Datenverarbeitungsanlage 50 ist in signalübertragender Weise mit der Messeinrichtung 31 verbunden.
Die Datenverarbeitungsanlage 50 ist in signalübertragender Weise mit der Steuereinrichtung 52 verbunden. Die Steuereinrichtung 52 ist in signalübertragender Weise mit der Beleuchtungsoptik 5, insbesondere dem ersten facettierten Element 16 und/oder dem zweiten facettierten Element 18 verbunden.
Die Steuereinrichtung 52 kann außerdem mit weiteren Diversifizierungsmitteln in signalübertragender Weise verbunden sein.
Alternativ hierzu ist es möglich, Referenzwerte mit Hilfe eines separaten Messschritts 33 zu ermitteln. Als Randbedingung für den Algorithmus 36 können Modellansätze für die Abhängigkeit der Intensitätsverteilung und/oder ortsaufgelöste Reflektivität vorgegeben sein. Insbesondere kann eine radiale Abhängigkeit des Fernfeldes vorgegeben sein. Insbesondere kann zur Beschreibung der Intensitätsverteilung des Fernfeldes eine zweidimensionale Gaussverteilung dienen.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, die Messdaten durch die Funktion Hn,s mit s=Fernfeld auf das vorgegebene Fernfeld zu referenzieren. Hierzu werden die Messwerte durch den bekannten Beitrag des Fernfeldes zu den Messwerten dividiert und dann das Fernfeld aus dem Produkt über alle Systemflächen s herausgenommen. Dies ist im Prinzip auch mit den übrigen Oberflächen s der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 möglich, sofern die entsprechenden Informationen vorliegen. Ist insbesondere die Transmissionsverteilung einer bestimmten Fläche s zu zwei Systemzeitpunkten bekannt, kann man den jeweiligen Beitrag herausteilen, um die Beiträge, insbesondere die Degradation, der anderen Flächen besser zu bestimmen.
Sodann kann die relative Reflektivität über sämtliche Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 ermittelt werden. Hierzu kann insbesondere ein Software-geschützter Algorithmus dienen. Zur Ermittlung der Reflektivität über sämtliche Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 kann insbesondere ein Rückwärts-Ray Tracing- Verfahren verwendet werden.
Als Randbedingung für die Bestimmung der Reflektivitätsverteilung über die Oberflächen der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 kann vorgegeben werden, dass sich die Werte in benachbarten Bereichen höchstens um einen vorgegebenen Maximalwert (absolut) bzw. höchstens um einen vorgegebenen Faktor (relativ) unterscheiden.
Mit Hilfe des vorhergehend beschriebenen Verfahrens lässt sich insbesondere auch der Verlauf der Reflektivität über die Oberfläche von optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 bestimmen, welche nicht in einer Feldebene oder einer Pupillenebene angeordnet sind. Die optischen Komponenten, über deren Oberflächen die Vorhersagewerte 37 des optischen Parameters ermittelt werden, können ausgewählt sein aus folgender Liste: Strahlungsquellpunkt 6a, Kollektorspiegel, Zwischenfokusapertur, erstes facettiertes Element 16, zweites facettiertes Element 18, Spiegel 20, Spiegel 21 , Spiegel 22 der Übertragungsoptik, eine sogenannte UNICOM- Blende, das Retikel 13 in der Objektebene 9, sämtliche Spiegel Mi der Projektionsoptik 7, eine Aperturblende, eine Pellikel-Ebene, eine DGL-Membran-Ebene und die Ebene, in welcher die Messeinrichtung angeordnet ist.
Die Zeit zur Einstellung eines neuen Beleuchtungssettings liegt im Bereich von wenigen Sekunden. Der gesamte Zeitaufwand für sämtliche der ersten Messschritte 33i bzw. der zweiten Messschritte 34; liegt im Bereich von wenigen Minuten. Er beträgt insbesondere weniger als einige Stunden, insbesondere weniger als 1 Stunde, insbesondere weniger als 30 Minuten.
Beim vorliegenden Verfahren wird insbesondere im Wesentlichen die Gesamtheit der auf die feldnahen Spiegel auftreffenden Beleuchtungsstrahlung 2 genutzt. Entsprechend wird eine große Teilmenge, insbesondere mindestens 10 %, insbesondere mindestens 20 %, insbesondere min- destens 30 %, insbesondere mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 %, insbesondere mindestens 90 % der Pixel der Sensoreinrichtung der Messeinrichtung 31 genutzt.
Mit Hilfe von zeitlich beabstandeten Messungen mit ansonsten identischen Einstellungen kann eine Degradation der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 ermittelt wer- den.
Durch zusätzliche Verwendung unterschiedlicher Beleuchtungssettings kann die räumliche Auflösung verbessert werden. Es ist insbesondere möglich, die Beiträge unterschiedlicher Bereiche der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 voneinander zu trennen.
Durch wiederholte Messung mit identischen Beleuchtungssettings jedoch unterschiedlichen Messretikeln 13 kann zwischen Effekten der Degradation der Komponenten der Beleuchtungsoptik 5 und denen der Projektionsoptik 7 unterschieden werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, im Messschritt 33 nicht die Intensitätsverteilung im Objektfeld 4, sondern eine Pupille, insbesondere die Verteilung von Beleuch- tungsintensitäten über unterschiedliche Beleuchtungswinkel, zu vermessen. Die Pupille wird insbesondere an einer begrenzten Anzahl von Feldpunkten vermessen. Die Anzahl der Feldpunkte, an welchen die Pupille vermessen wird, beträgt insbesondere höchstens 100, insbesondere höchstens 50, insbesondere höchstens 30, insbesondere höchstens 20. Sie liegt vorzugsweise im Be- reich von 3 bis 13.
Zur Vermessung der Pupille kann beispielsweise eine Blendenstruktur, insbesondere mit einer Mehrzahl von pin holes (Nadellöchern) im Objektfeld 4 oder zumindest feldnah angeordnet werden. Die Messeinrichtung 31 wird in diesem Fall kurz hinter der Blendenstruktur angeordnet.
Der Algorithmus 36 bleibt in diesem Fall im Wesentlichen unverändert, wobei an die Stelle der Funktion Hn,s eine Funktion Pn,s, welche die an einem bestimmten Feldpunkt (x0, y0) gemessene Pupille auf die Koordinaten (xs, ys) auf der Oberfläche s der jeweiligen optischen Komponente der Projektionsbelichtungsanlage 1 abbildet. Des Weiteren ist es möglich, bei der Überwachung jeder optischen Komponente der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowohl Feldmessungen als auch Pupillenmessungen zu berücksichtigen.
Aus den im Speicher 51a abgelegten Ergebnissen kann abgeleitet werden, ob die Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere deren Teilsysteme 5, 7, vorgegebene Kriterien erfüllen. Weichen die ermittelten Werte des optischen Parameters für eine oder mehrere der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 um mehr als vorgegebene zulässige Maximalwerte von ihren Sollwerten ab, kann ermittelt werden, ob diese Abweichung durch eine online durchführbare Maßnahme korrigierbar oder kompensierbar ist. Sofern dies nicht der Fall ist, sollte(n) die entsprechende(n) optische(n) Komponente(n) ausgetauscht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Charakterisierung mindestens einer optischen Komponente einer Projektions- belichtungsanlage (1) umfassend die folgenden Schritte:
1.1 Bereitstellen einer Strahlungsquelle (6) zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung (2),
1.2 Bereitstellen einer Beleuchtungsoptik (5) zur Führung der Beleuchtungsstrahlung (2) von der Strahlungsquelle (6) zu einem Objektfeld (4),
1.4 Bereitstellen einer Messeinrichtung (31) zur Erfassung der von der Strahlungsquelle (6) erzeugten Beleuchtungsstrahlung (2),
1.5 Anordnen der Messeinrichtung (31) in einer Feldebene (9; 11) der Projektionsbelich- tungsanlage (1),
1.6 Beaufschlagung des Objektfeldes (4) mit Beleuchtungsstrahlung (2),
1.7 Erfassung einer Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung (2) in der Feldebene (9; 11) mittels der Messeinrichtung (31),
1.8 Ermitteln von Vorhersagewerten eines optischen Parameters über mindestens einer vorgegebenen Oberfläche aus der erfassten Intensitätsverteilung,
1.9 Ermitteln einer absoluten oder relativen Abweichung der Vorhersagewerte des optischen Parameters über die mindestens eine vorgegebene Oberfläche von Referenzwerten,
1.10 wobei die Messeinrichtung (31) mehrfach mit Beleuchtungsstrahlung (2) beaufschlagt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine optische Komponente der Projektionsbelichtungsanlage (1) in-situ charakterisiert wird.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 10 % einer Fläche des Objektfeldes (4) zur Erfassung der Intensitätsverteilung genutzt wird. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsoptik (5) mindestens ein facettiertes Element (16, 18) mit einer Vielzahl unterschiedlicher Facetten (17, 19) zur Erzeugung unterschiedlicher Strahlungsbündel aufweist, wobei zumindest eine Teilmenge der Facetten (17, 19) schaltbar sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschlagung der Messeinrichtung (31) mit Beleuchtungsstrahlung (2) eine vorgegebene Auswahl an Beleuchtungskanälen verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Messeinrichtung (31) mehrfach mit derselben Auswahl an Beleuchtungskanälen mit Beleuchtungsstrahlung (2) beaufschlagt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
7.1 die Auswahl der hierfür verwendeten Beleuchtungskanäle verändert wird und/oder
7.2 unterschiedliche Messretikel (13i) im Objektfeld angeordnet werden und/oder
7.3 eine Anordnung mindestens eines Strahlungsbeeinflussenden Elements im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung verändert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wiederholten Beaufschlagungen der Messeinrichtung (31) mit Beleuchtungsstrahlung (2) die erfasste Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung (2) in der Feldebene (9; 11) normiert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Referenzwerte aus einer mittels der Messeinrichtung (31) erfassten Intensitätsverteilung o- der mittels eines Modells ermittelt oder vorgegeben werden.
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen, über welche die Vorhersagewerte des optischen Parameters ermittelt werden, ausgewählt sind aus folgender Liste: Strahlungsquelle, Reflexionsfläche eines Kollektorspie- gels (8), Zwischenfokusebene (12), Reflexionsfläche eines Feldfacettenspiegels (16), Refle- xionsfläche eines Pupillenfacettenspiegels (18), Reflexionsfläche eines Spiegels (20, 21 , 22) einer Übertragungsoptik der Beleuchtungsoptik (5), insbesondere eines Spiegels (22) für streifenden Einfall, eine UNICOM-Ebene, Retikelebene (9), Reflexionsfläche eines Spiegels (Mi) einer Projektionsoptik (7), Blendenebene, insbesondere für eine Aperturblende, eine
Pellikel-Ebene, eine DGL-Membran-Ebene, eine Waferebene (11) und eine Ebene, in welcher die Messeinrichtung (31) angeordnet ist.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichungen der Vor- hersagewerte des optischen Parameters von den Referenzwerten auf mindestens zwei der angegebenen Oberflächen in geeignete Moden entwickelt und deren Amplituden an die mittels der Messeinrichtung (31) erfasste Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung (2) ange- passt werden, wobei bei der Anpassung die Amplituden niederfrequenter Moden maximiert werden.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Moden zur Entwicklung der entwickelten Abweichungen B-Splines verwendet werden.
13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Vorhersagewerte des optischen Parameters über die mindestens eine vorgegebene Oberfläche aus der erfassten Intensitätsverteilung und/oder zum Ermitteln der Abweichung der Vorhersagewerte des optischen Parameters von Referenzwerten ein softwaregestützter Algorithmus dient. 14. System zur in-situ Charakterisierung mindestens einer optischen Komponente einer Projekti- onsbelichtungsanlage (1) umfassend
14.1 eine Messeinrichtung (31) zur Erfassung einer Intensitätsverteilung von Beleuchtungsstrahlung (2) in einer Feldebene (9; 11) der Projektionsbelichtungsanlage (1),
14.2 eine Speichereinrichtung (51) zur Speicherung von Referenzwerten eines optischen Parameters über mindestens eine vorgegebene Oberfläche,
14.3 eine Datenverarbeitungsanlage (50) zur Ermittlung einer Abweichung von Vorhersagewerten des optischen Parameters über der mindestens einer vorgegebenen Oberfläche von den Referenzwerten aus der erfassten Intensitäts Verteilung.
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie umfassend ein System gemäß Anspruch 14.
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