DE102018213084A1

DE102018213084A1 - Projektionsbelichtungsanlage mit einer Bearbeitungseinrichtung mit Strahlablenkung zur Kompaktierung von optischen Elementen und Verfahren zur Kompaktierung von Spiegeln in einer Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102018213084A1
Application number: DE102018213084.1A
Authority: DE
Inventors: Walter Pauls; Hendrik Wagner; Christoph Petri
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2019-07-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage (1), umfassend eine Beleuchtungsoptik (4) und ein Projektionsobjektiv (9) mit mehreren optischen Elementen (35, 35', 35", 35''') zur Abbildung eines Objektes auf eine Bildebene und eine Bearbeitungseinrichtung (30) zur Kompaktierung mindestens eines optischen Elementes (35, 35', 35", 35'''), wobei die Bearbeitungseinrichtung (30) eine Strahlungsquelle (32) umfasst, wobei die Bearbeitungseinrichtung (30) eine Strahlablenkung (33) umfasst.Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kompaktierung eines optischen Elementes (35, 35', 35", 35''') in einer Projektionsbelichtungsanlage (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage mit Strahlablenkung zur Kompaktierung von optischen Elementen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kompaktierung von optischen Elementen in einer solchen Projektionsbelichtungsanlage.
Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie für den EUV-Wellenlängenbereich von 5-20 nm sind darauf angewiesen, dass die zur Abbildung einer Maske in eine Bildebene genutzten reflektiven optischen Elemente eine hohe Genauigkeit ihrer Oberflächenform aufweisen. Ebenso sollten Masken als reflektive optische Elemente für den EUV-Wellenlängenbereich eine hohe Genauigkeit ihrer Oberflächenform aufweisen, da ihr Ersatz sich in nicht unerheblicher Weise in den Betriebskosten einer Projektionsbelichtungsanlage niederschlägt.
Die DE 10 2011084117 A1 und die WO 2011/020655 A1 offenbaren Methoden, um ein reflektierendes optisches Element zusätzlich zur Korrektur der Oberflächenform vor einer langfristigen EUV induzierten Kompaktierung (Verdichtung) in der Größenordnung von einigen Vol.-% beziehungsweise Alterung des Substratmaterials aufgrund von EUV-Strahlung zu schützen. Dazu wird die Oberfläche des reflektierenden optischen Elementes homogen mit Strahlung verdichtet und/oder mit einer Schutzschicht beschichtet. Während die Beschichtung das Eindringen der EUV-Strahlung in das Substratmaterial verhindert, wird bei der Verdichtung das Material so weit verdichtet, dass eine weitere Einwirkung von EUV-Strahlung im Betrieb keine weitere Verdichtung zur Folge hat. Dadurch können langfristig unzulässige Oberflächenverformungen durch Kompaktierung des Materials durch die EUV-Strahlung bis zu einem gewissen Grad verhindert werden.
Als Ursache der beschriebenen unerwünschten Kompaktierung bzw. Alterung von Substratmaterialien, wie zum Beispiel Zerodur® von der Schott AG oder ULE® von Corning Inc., wird angenommen, dass bei den hohen Herstelltemperaturen des Substratmaterials ein thermodynamischer Ungleichgewichtszustand eingefroren wird, welcher bei EUV Bestrahlung und damit Erwärmung des Spiegels durch Absorption von EUV-Photonen in einen thermodynamischen Grundzustand übergeht. Diese Hypothese wird auch durch die Tatsache gestützt, dass sich Beschichtungen aus SiO₂ herstellen lassen, die keine solche Kompaktierung zeigen, da bei entsprechend gewählter Beschichtungsmethode diese Schichten bei wesentlich niedrigeren Temperaturen als das Substratmaterial hergestellt werden.
Neuere Erkenntnisse zeigen, dass diese Kompaktierung über die Zeit und auf Grund von Erwärmung des Substrates zurückgehen kann, wodurch sich wiederum eine Änderung der Oberflächenform ergeben kann. Diese wirkt sich ebenfalls negativ auf die Abbildungseigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage aus. Dieser Rückgang der Kompaktierung, der im Folgenden auch als Dekompaktierung bezeichnet wird, beruht vermutlich auf einer thermal induzierten Relaxation der durch die Bestrahlung im Material erzeugten Defektzustände. Die Erwärmung des Substrats kann insbesondere in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen auf die Absorption von Nutzstrahlung zurückgeführt werden. Unter Nutzstrahlung ist Strahlung zu verstehen, die in der Anlage zur Belichtung des Wafers verwendet wird. Die absorbierte Nutzstrahlung erwärmt die Spiegeloberfläche beziehungsweise die Beschichtung und damit das Substrat im kompaktierten Bereich, der üblicherweise zwischen 1µm-100µm, bevorzugt zwischen 1µm und 30µm unter der Oberfläche des Substrates liegt. Die Erwärmung des Substrates in diesem Bereich kann über die Zeit dazu führen, dass die zur Stabilisierung des Substratmaterials durchgeführte Kompaktierung dekompaktiert. Dieser Prozess kann bis zur kompletten Dekompaktierung des Substratmaterials und damit zu deutlichen Veränderungen in der Substratoberfläche führen, die Einfluss auf die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage haben können.
Die Patentanmeldung DE 10 2012 212 194 A1 offenbart eine Bearbeitungseinrichtung zur Korrektur verbleibender Restfehler nach der Montage und Justage einer Projektionsbelichtungsanlage. Die Korrektur wird durch eine Kompaktierung und damit eine Veränderung der Topographie der Spiegel erreicht. Die Bearbeitungseinrichtung wird dazu an der äußeren Tragstruktur der Projektionsbelichtungsanlage zeitlich begrenzt oder fest angeordnet. Ein Bearbeitungskopf mit einer Elektronenkanone oder einem gepulsten Laser ist an einem Teleskoparm befestigt, der wiederum an seiner Basis an der Tragstruktur der Projektionsbelichtungsanlage auf einem X-Y-Tisch verfahrbar gelagert ist. Dadurch kann der Bearbeitungskopf an alle Positionen über den von der Bearbeitungseinrichtung erreichbaren Spiegeln gebracht werden, wodurch jede Stelle der Oberfläche der Spiegel bearbeitet werden kann. Diese Bearbeitungsanlage ist prinzipiell auch zur Kompaktierung in einer Projektionsbelichtungsanlage geeignet.
Nachteilig an dieser Methode ist, dass der Teleskoparm und der X-Y-Tisch eine große Anzahl an bewegten Komponenten umfasst. Diese können neben dem hohen Verschleiß in einer Hochvakuumumgebung, auch immer eine Quelle für Verunreinigungen durch Partikel und durch Ausgasen von Materialien sein. Durch die durch den X-Y-Tisch und den Teleskoparm beschränkte Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes ist die thermische Belastung durch die relativ langen Verweilzeiten an einer Stelle sehr hoch. Insbesondere kann die Korrektur nicht gleichzeitig mit der Belichtung durchgeführt werden, sondern nur in einem Wartungsintervall der Projektionsbelichtungsmaschine, da die Bearbeitungseinrichtung im Strahlengang der Nutzstrahlung angeordnet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik löst. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Kompaktierung in einem Projektionsobjektiv und in einer Projektionsbelichtungsanlage anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 8. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine Beleuchtungsoptik und ein Projektionsobjektiv mit mehreren optischen Elementen zur Abbildung eines Objektes auf eine Bildebene und eine Bearbeitungseinrichtung zur Kompaktierung mindestens eines optischen Elementes. Die Bearbeitungseinrichtung umfasst weiterhin eine Strahlungsquelle und eine Strahlablenkung.
Die Strahlablenkung der Bearbeitungseinrichtung kann den Bearbeitungsstrahl, der beispielsweise als Elektronenstrahl ausgebildet sein kann, so ablenken, dass er trotz einer festen Position der Bearbeitungseinrichtung in der Projektionsbelichtungsanlage einen großen Bereich bearbeiten kann. Dieser Bereich kann insbesondere ausreichend groß sein, um die gesamte Oberfläche eines als Spiegel ausgebildeten optischen Elementes zu bearbeiten. Hierzu ist es vorteilhaft, eine Bearbeitungseinrichtung mit Strahlablenkung mit einem vergleichsweise großen Arbeitsabstand zwischen einem Bearbeitungskopf und der Oberfläche des Spiegels zu verwenden. Der Bearbeitungsabstand kann von wenigen 10mm bis zu 40cm betragen. Zusätzlich hat eine feste Bearbeitungseinrichtung den Vorteil, dass sie mit einer auf ein Minimum reduzierten Anzahl von bewegten Teilen ein geringes Risiko durch Kontamination im Hochvakuum, wie es beispielsweise in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen herrscht, darstellt. Dadurch ist die Anordnung der Bearbeitungseinrichtung flexibel und der Bereich direkt um die Spiegel kann vorteilhaft für die Halterung der Spiegel, Reinigungsvorrichtungen oder Blenden verwendet werden, die in der Nähe der Spiegel angeordnet sein müssen. Die Bearbeitungseinrichtung kann direkt oder über eine Halterung an der Tragstruktur der optischen Elemente befestigt werden. Ein weiterer Vorteil des großen Arbeitsabstandes ist die Positionierung der Bearbeitungseinrichtung außerhalb des Strahlengangs der Nutzstrahlung. So kann die Kompaktierung während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil der Strahlablenkung besteht darin, dass die thermische Belastung durch die aufgrund der Strahlablenkung möglichen kürzeren Verweilzeiten des Strahls auf der Substratoberfläche gering gehalten werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Strahlablenkung mindestens ein elektrisches oder magnetisches Feld umfassen.
In dem Fall, dass die Strahlungsquelle als Elektronenstrahlquelle ausgebildet ist, kann der Elektronenstrahl über ein elektrisches Feld oder ein Magnetfeld fokussiert und abgelenkt werden. Je nach Anordnung und Ausrichtung des oder der elektrischen Felder oder Magnetfelder kann der Elektronenstrahl so abgelenkt werden, dass dieser die gesamte Oberfläche des Substrats bearbeiten kann. Die Kompaktierung ist insbesondere abhängig von der Energie und der Dosis der zur Bestrahlung verwendeten Elektronen beziehungsweise der von dem Material aufgenommenen Dosis. Die Werte für die Energie und Dosis der Elektronen können beispielsweise in einem Bereich von 5 keV bis 80 keV und 0,1 J/mm² bis 4000 J/mm² liegen. Für die Kompaktierung in einer Projektionsbelichtungsanlage können auf Grund der beschränkten Baugröße der Elektronenquelle Werte im Bereich von 25 keV bis 30keV verwendet werden. Zur erneuten Kompaktierung des Substrates kann eine erfindungsgemäße Bearbeitungseinrichtung in der Projektionsbelichtungsanlage so angeordnet sein, dass sie mindestens ein optisches Element kompaktieren kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Strahlablenkung mindestens einen Spiegel umfassen.
Im Fall, dass die Strahlungsquelle als Laser, insbesondere als gepulster Laser ausgebildet ist, kann das Laserlicht über einen Spiegel oder ein Spiegelsystem abgelenkt werden. Die Spiegel sind dabei so angeordnet, dass der Laserstrahl auf die gesamte Oberfläche des Substrats gebracht werden kann. Die Werte für eine Kompaktierung der Substratoberfläche notwendigen Parameter wie Wellenlänge, Repetitionsrate und Pulsenergie können bei Pulslasern beispielsweise bei 0,1 nm bis 3µm, 1Hz bis 100MHz und 0,01 µJ bis 10mJ liegen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Bearbeitungseinrichtung eine Recheneinheit zur Bestimmung der für die Kompaktierung notwendigen Parameter umfassen.
Die für eine Korrektur der Substratoberfläche benötigten Energien und Dosen beziehungsweise Wellenlänge, Repetitionsrate und Pulsenergie können durch eine Recheneinheit ermittelt werden. Die Recheneinheit kann dabei Modelle umfassen, die auf Basis von Versuchen und FEM-Simulationen erstellt wurden und die es ermöglichen, die für die Veränderung der Substratoberfläche benötigten Energien, Dosen, Wellenlänge, Repetitionsraten, Pulsenergien und Verweilzeiten berechnen zu können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Eingangswert zur Bestimmung der Parameter zur Kompaktierung des optischen Elementes mindestens einen Parameter zur Oberflächenform des optischen Elementes oder aus einer Wellenfrontmessung des Projektionsobjektives oder aus einem Nutzungsprofil der Projektionsbelichtungsanlage umfassen.
Neben den in der Recheneinheit hinterlegten Modellen können zur Bestimmung der Parameter für die Kompaktierung weitere Eingangswerte benötigt werden, wobei diese aus unterschiedlichen Quellen stammen können.
Zunächst kann das Ziel der Korrektur nur ein optisches Element betreffen, also beispielsweise einen Spiegel. Dazu kann es notwendig sein, die Oberflächenform dieses Spiegels zu vermessen und durch einen Vergleich der gemessenen Oberflächenform und einer Solloberflächenform eine Differenz zu ermitteln. Die so ermittelte Differenz kann als die Eingangsgröße für die Bestimmung der Parameter zur Kompaktierung in der Recheneinheit verwendet werden.
Ein weiteres Ziel kann es sein, die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern. Die Eingangsgröße kann dabei durch eine Wellenfrontmessung der Abbildung des Projektionsobjektives ermittelt werden, bei der die Fehler aller an der Abbildung beteiligten Elemente in Summe eingehen. Abhängig von der Anzahl der zur Verfügung stehenden optischen Elemente, die durch eine Bearbeitungseinrichtung kompaktiert werden können, kann die Recheneinheit die Parameter für die Kompaktierung mindestens eines optischen Elementes bestimmen. Beispielsweise kann in einer Projektionsbelichtungsanlage ein Spiegel ausreichen, um die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage ausreichend zu korrigieren.
Theoretisch kann die Belastung der Spiegel und damit die mögliche Dekompaktierung und damit die Änderung er Oberfläche des Substrats auch auf Basis der Nutzung der Maschine berechnet werden. Dazu müssen die Beleuchtungssettings, also die Beleuchtungsverteilungen in der Objektebene, die Strukturen der Maske und die Häufigkeit beziehungsweise die Dauer der Nutzung der Beleuchtungssettings und Masken über die Zeit bekannt sein. Parameter zur Nutzung der Maschinen können von den Anwendern sehr genau ermittelt werden und können somit als Eingangswert verwendet werden. Mit geeigneten Modellen, die durch Versuche verifiziert werden können, kann dadurch eine Änderung der Substratoberflächen durch Dekompaktierung über die Zeit berechnet werden. Ist die Abweichung der Substratoberfläche von der Solloberflächenform ermittelt, können die Parameter für die Kompaktierung des oder der optischen Elemente bestimmt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Projektionsbelichtungsanlage einen Sensor zur Bestimmung der Oberflächenform mindestens eines optischen Elementes umfassen.
Zur Bestimmung der Oberfläche eines optischen Elementes ist ein Sensor notwendig. Dieser kann beispielsweise eine Lichtquelle und einen Wellenfrontsensor umfassen. Es können natürlich auch andere Sensoren, die in der Lage sind die Form der Substratoberfläche eines optischen Elementes zu ermitteln, verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Projektionsbelichtungsanlage zur Kompaktierung einer Substratoberfläche eines optischen Elementes einen Sensor zur Messung von magnetischen Störfeldern umfassen.
Die Elektronen der Elektronenquelle können durch eine als Magnetfeld oder elektrisches Feld ausgebildete Strahlablenkung so abgelenkt werden, dass diese die gesamte Substratoberfläche erreichen können. Durch verschiedene andere magnetische Felder, wie beispielsweise durch magnetische Gewichtskompensation oder Lorentz Aktuatoren, die zur Positionierung und zur Manipulation der optischen Elemente, wie beispielsweise einem Spiegel oder einer Maske, verwendet werden, kann es zu einer Störung der Elektronenflugbahn kommen. Die Abweichungen können bis zu 1cm oder mehr betragen, was für eine Korrektur der Substratoberfläche durch Kompaktierung nicht ausreichend genau sein kann. Die magnetischen Störfelder können durch einen geeigneten Sensor ermittelt werden und bei der Bestimmung der Parameter in der Recheneinheit für die Ablenkung der Elektronen berücksichtigt werden. Der Sensor kann in der Projektionsbelichtungsanlage oder auch in der Bearbeitungseinrichtung zur Kompaktierung angeordnet sein. Die Messung und Kompensation der Störfelder ist bezüglich der Gestaltung in den häufig engen Bauraumverhältnissen in Projektionsbelichtungsanlagen eine vergleichsweise einfache Lösung.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Bearbeitungseinrichtung eine Abschirmung gegenüber magnetischen Feldern umfassen.
Die Störfelder und damit die Abweichungen der Elektronen können durch eine geeignete Abschirmung des Weges von der Elektronenquelle zur Substratoberfläche vorteilhaft vermieden werden. Die Abschirmung kann auch nur zeitweise in die notwendige Position gebracht werden und im normalen Betrieb in eine Parkposition gebracht werden, um die Nutzstrahlung oder andere Funktionen wie beispielsweise die Reinigung der optischen Elemente nicht zu behindern.
Eine ähnliche Abschirmung kann bei der Verwendung einer als Lasers ausgebildeten Strahlungsquelle verwendet werden, um andere Bauteile, wie beispielsweise Strukturteile vor gestreutem Laserlicht zu schützen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kompaktierung eines optischen Elementes in einer Projektionsbelichtungsanlage umfasst insbesondere folgende Verfahrensschritte:

a) Bestimmung der Eingangswerte für die Bestimmung der Parameter der Elektronenquelle zur Kompaktierung mindestens eines optischen Elementes,
b) Bestimmung der magnetischen Störfelder,
c) Bestimmung der Parameter der Elektronenquelle zur Kompaktierung mindestens eines optischen Elementes
d) Kompaktierung des optischen Elementes mit der Elektronenquelle,
e) Überprüfung der Eingangswerte.

Die Eingangswerte können beispielsweise Parameter zur Oberflächenform eines Substrates oder Parameter aus einer Wellenfrontmessung der Projektionsbelichtungsanlage oder aus einem Nutzungsprofil der Projektionsbelichtungsanlage sein.
Das Verfahren kann in der Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt werden. Die zur Kompaktierung mit einer Elektronenquelle notwendigen Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise ein Ultrahochvakuum von 10-5mbar bis 10-6 mbar sind im Fall einer EUV-Belichtungsanlage bereits vorteilhaft gegeben, insbesondere in einem Wartungsbetrieb, in dem ein solches Verfahrens üblicherweise durchgeführt wird. Es ist aber auch eine sogenannte in situ Bearbeitung, d.h. während des Betriebes der Projektionsbelichtungsanlage denkbar.
Der Sensor für Magnetfelder kann, insbesondere für die in situ Bearbeitung, die Magnetfelder im Bereich zwischen der Bearbeitungseinrichtung und der Substratoberfläche bestimmen.
Die Recheneinheit kann mit den bereits gespeicherten Informationen, wie beispielsweise Modellen, weiteren Messwerten, wie beispielsweise die von magnetischen Störfeldern, und den Eingangswerten die Parameter für die Elektronenquelle zur Kompaktierung bestimmen. Zu den Modellen zählen unter anderen durch Versuche verifizierte Modelle zur Ermittlung von Dekompaktierung aus dem Nutzungsprofil der Projektionsbelichtungsanlage genauso, wie die Modelle zur Bestimmung der Änderung der Oberflächenform eines Substrates durch Kompaktierung. Weitere gespeicherte Werte können Modelle, die zur Bestimmung der Parameter der Elektronenquelle notwendig sind, sein.
Die Kompaktierung funktioniert nach dem gleichen Verfahren wie bei der Herstellung der optischen Elemente, welcher weiter oben und im Stand der Technik beschrieben ist und daher hier nicht weiter ausgeführt wird.
Nach der Kompaktierung kann über eine Bestimmung der Substratoberfläche oder über eine Wellenfrontmessung der Projektionsbelichtungsanlage nochmals eine Überprüfung der Eingangswerte durchgeführt werden und gegebenenfalls die Verfahrensschritte b), c) d) und e) wiederholt werden.
Das Verfahren ermöglicht eine vorteilhafte und eine lebensdauerverlängernde Korrektur der Oberflächen von optischen Elementen in einer Projektionsbelichtungsanlage.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1 den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung verwirklicht sein kann,
2 eine schematische Darstellung der Erfindung in einer Projektionsoptik,
3 eine schematische Darstellung der Erfindung und,
4 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren.

1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Eine durch die Lichtquelle 3 erzeugte EUV-Strahlung 14 als optische Nutzstrahlung wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 2 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 2 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 16 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 16 und einer optischen Baugruppe 17 mit Spiegeln 18, 19 und 20 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 2 in das Objektfeld 5 abgebildet.
Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Reticle 7, das von einem schematisch dargestellten Reticlehalter 8 gehalten wird. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Reticle 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten wird. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm emittieren.
Die erfindungsgemäße Bearbeitungseinrichtung 30 kann sowohl in der Projektionsoptik 9 als auch in der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. Die in 1 gezeigten Positionen sind dabei rein exemplarisch. Die gestrichelten Linien zwischen der Bearbeitungseinrichtung 30 und dem Spiegel 19 sollen den Bereich des Spiegels kennzeichnen, der durch die Strahlung der Bearbeitungseinrichtung 30 erreicht werden kann.
Die Erfindung kann ebenso in einer DUV-Anlage verwendet werden, die nicht dargestellt ist. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage 1 aufgebaut, wobei in einer DUV-Anlage Spiegel und Linsen als optische Elemente verwendet werden können und die Lichtquelle einer DUV-Anlage eine Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm emittiert.
Hierbei können sowohl Linsen als auch Spiegel in der Projektionsoptik bearbeitet werden.
2 zeigt mögliche Anordnungen der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung 30 in einer schematischen Darstellung einer Projektionsoptik 9, wobei die Projektionsoptik 9 mit 4 Spiegeln 35, 35', 35", 35''' ausgebildet ist. Projektionsoptiken können insbesondere auch 5, 6, 7, 8 oder mehr Spiegeln umfassen. Ausgehend vom Reticlehalter 8 wird die EUV-Strahlung 14 von der Objektebene 6 über die vier Spiegel 35, 35', 35", 35''' auf die Bildebene 11 auf dem Waferhalter 13 abgebildet. Die Bearbeitungseinrichtung 30 ist an der Tragstruktur 21 der Projektionsoptik 9 direkt oder über Halterungen 31 befestigt. Die Bearbeitungseinrichtung 30 ist dabei so angeordnet, dass diese den Nutzstrahlengang der EUV-Strahlung 14 nicht behindert. Dies hat den Vorteil, dass die Bearbeitungseinrichtung 30 auch während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 verwendet werden kann. In 2 ist eine Bearbeitungseinrichtung 30 für jeden Spiegel 35, 35', 35", 35''' dargestellt, wobei die gestrichelten Linien auf eine optionale Bearbeitungseinrichtung 30 hindeuten sollen. In den meisten Fällen ist es möglich, mit einem Spiegel 35' einen Großteil der Abbildungsfehler in einer Projektionsoptik 9 zu korrigieren. Je nachdem, ob feldnahe oder pupillennahe Fehler korrigiert werden sollen, kann auch eine Korrektur an unterschiedlichen Spiegeln 35, 35' notwendig sein. Wenn mindestens zwei Spiegel 35, 35' mit einer Bearbeitungseinrichtung 30 bearbeitet werden können, wobei ein Spiegel 35 feldnah und ein Spiegel 35' pupillennah angeordnet sind, können nahezu alle Abbildungsfehler korrigiert werden.
Die durch die Strahlungsquelle 32 erzeugte Bearbeitungsstrahlung 34 wird durch die Strahlablenkung 33 über die Oberfläche 37 des Substrats 36 bewegt und kann so die gesamte Oberfläche 37 des Substrats 36 bearbeiten. Dies ist durch die gestrichelten Linien in 2 angedeutet.
3 zeigt einen Spiegel 35, 35', 35", 35''' einer Projektionsoptik 9 und eine erfindungsgemäße Bearbeitungseinrichtung 30, die so angeordnet ist, dass die Substratoberfläche 37 des Spiegels 35, 35', 35", 35''' bearbeitet werden kann. Der Spiegel 35, 35', 35", 35''' umfasst ein Substrat 36 und eine Beschichtung, die in 3 nicht dargestellt ist. Die Bearbeitungseinrichtung 30 umfasst eine Strahlablenkung 33 und eine Strahlungsquelle 32, die als Elektronenstrahlquelle 32 ausgebildet ist. Die Strahlenquelle 32 kann auch als Laser 32, insbesondere als gepulster Laser 32 ausgebildet sein. Die Bearbeitungseinrichtung 30 ist mit einer Recheneinheit 38 verbunden. Die Recheneinheit 38 bestimmt die Parameter für die Strahlungsquelle 32 und die Strahlablenkung 33 der Bearbeitungseinrichtung 30. Die Parameter sind beispielsweise die Dosis und die Energie der Bearbeitungsstrahlung 34 oder die Verweildauer der Bearbeitungsstrahlung 34 auf der Substratoberfläche 37, aus der sich das Bewegungsprofil der Bearbeitungsstrahlung 34 bestimmt, mit der diese über die zu bearbeitende Substratoberfläche 37 bewegt wird. Für die Bestimmung der Parameter benötigt die Recheneinheit 38 verschiedene Eingangswerte, wie beispielsweise Parameter zur Form der Oberfläche 37 des Substrats 36. Die Oberflächenform 37 des Substrats 36 kann mit Hilfe eines Sensors 40, der in 3 als Wellenfrontsensor 40 ausgebildet ist, gemessen werden. Der Wellenfrontsensor 40 umfasst eine Lichtquelle 41 und einen Sensor 42, der beispielsweise als Shack-Hartmann-Sensor 42 ausgebildet sein kann. Die Lichtquelle 41 beleuchtet die Oberfläche 37 des Substrats 36. Durch die reflektierende Schicht (nicht dargestellt) des Spiegels 35, 35', 35", 35"', wird das Licht auf den Sensor 42 abgebildet, der daraus die Oberflächenform bestimmt. Die Recheneinheit 38 kann die durch den Wellenfrontsensor 40 gemessene Oberflächenform 37 mit einer, vorher in der Recheneinheit 38 gespeicherten, Solloberflächenform vergleichen. Aus der so bestimmten Abweichung der Substratoberfläche 37 können die Parameter für die Bearbeitungseinrichtung 30 bestimmt werden. Dazu können weiterhin Modelle in der Recheneinheit 38 hinterlegt sein, die die Wirkung der Bearbeitungsstrahlung 34 auf das Substrat 36 und die dadurch entstehende Änderung der Substratoberfläche 37 beschreiben.
Es ist prinzipiell auch möglich, Parameter aus einer Wellenfrontmessung der Projektionsbelichtungsanlage 1 als Eingangswert zu verwenden. Dabei muss in der Recheneinheit 38, zusätzlich zu den anderen weiter oben beschriebenen Modellen, ein Modell zur Berechnung der notwendigen Korrekturen an dem durch die Bearbeitungseinrichtung 30 bearbeiteten Spiegel 35, 35', 35", 35''' vorliegen, mit dem die Abweichung bestimmt werden kann.
Eine weitere Variante ist die Bestimmung der Dekompaktierung der Spiegel 35, 35', 35", 35''' über die Nutzung der Projektionsbelichtungsanlage 1 über die Zeit. Dazu müssen die verschiedenen Beleuchtungssettings und Masken sowie deren Nutzungsdauer bekannt sein. Über Modelle der Dekompaktierung, die ebenfalls in der Recheneinheit 38 hinterlegt sein können, kann so eine Dekompaktierung der Spiegel 35, 35', 35", 35'" bestimmt werden. Durch einen Abgleich mit den Solloberflächen der Spiegel 35, 35', 35", 35''' kann so eine Abweichung bestimmt werden. Diese kann wie weiter oben beschrieben durch eine Kompaktierung durch die Bearbeitungseinrichtung 30 auf ein Minimum reduziert werden.
Weiterhin ist in 3 ein Magnetfeld-Sensor 43, der beispielsweise als ein Hall-Sensor 43 ausgebildet sein kann, in der Nähe der Bearbeitungseinrichtung 30 angeordnet und ebenfalls mit der Recheneinheit 38 verbunden. Der Magnetfeldsensor 43 kann die in einer Projektionsbelichtungsanlage 1 häufig vorhandenen Magnetfelder messen und diese Information an die Recheneinheit 38 übermitteln. Die Strahlablenkung 33 arbeitet, wenn Elektronenstrahlung 34 als Bearbeitungsstrahlung 34 verwendet wird, mit einem Magnetfeld oder einem elektrischen Feld, welches die Richtung der Bearbeitungsstrahlung 34 beeinflusst. Andere Magnetfelder, die zwischen der Bearbeitungseinrichtung 30 und der Substratoberfläche 37 wirken, können die Bearbeitungsstrahlung 34 ablenken. Durch die Bestimmung der Magnetfelder durch den Magnetfeldsensor 43 kann die Recheneinheit 38 die Ablenkung der Bearbeitungsstrahlung 34 so korrigieren, dass die Bearbeitungsstrahlung 34 an der vorgesehenen Stelle der Substratoberfläche 37 wirken kann. Bevorzugt werden hierbei nur die statischen Anteile der Magnetfelder berücksichtigt. Der Magnetfeldsensor 43 kann optional auch an der Bearbeitungseinrichtung 30 angeordnet sein, was durch die gestrichelten Linien angedeutet ist.
Eine Alternative zu der Messung des Magnetfeldes und der Korrektur der Strahlablenkung 33 ist eine Abschirmung 44 des Raumes zwischen Bearbeitungseinrichtung 30 und der Substratoberfläche 37. In 3 ist die Abschirmung 44 als eine Gruppe kegelmantelförmiger Körper ausgebildet, die in ausgefahrenem Zustand (gestrichelte Linien), den Raum zwischen der Bearbeitungseinrichtung 30 und der Substratoberfläche 37 abschirmen. Diese Alternative kann nicht im Betrieb verwendet werden. Nach abgeschlossener Bearbeitung des Substrats 36 kann die Abschirmung 44 eingezogen werden und neben der Bearbeitungseinrichtung 30 angeordnet werden.
4 beschreibt ein mögliches Verfahren, mit dem ein optisches Element 35, 35', 35", 35''' in einer Projektionsbelichtungsanlage 1 kompaktiert werden kann.
In einem ersten Verfahrensschritt 50 werden die Eingangswerte für die Bestimmung der Parameter der Elektronenquelle 32 zur Kompaktierung mindestens eines optischen Elementes bestimmt.
In einem zweiten Verfahrensschritt 51 werden die magnetischen Felder bestimmt.
In einem dritten Verfahrensschritt 52 werden die Parameter der Elektronenquelle 32 zur Kompaktierung mindestens eines optischen Elementes 35, 35', 35", 35''' bestimmt.
In einem vierten Verfahrensschritt 53 wird das optische Element 35, 35', 35", 35''' mit einer Strahlungsquelle 32 kompaktiert.
In einem fünften Verfahrensschritt 54 werden die Eingangswerte überprüft.
Das Verfahren kann zur Korrektur von Abweichungen der Oberfläche eines einzelnen Spiegels 35, 35', 35", 35''' genauso verwendet werden, wie für die Korrektur der Wellenfront einer Projektionsbelichtungsanlage 1. Dabei unterscheidet sich lediglich der Eingangswert, der zur Bestimmung der Parameter zur Kompaktierung des optischen Elementes 35, 35', 35", 35''' verwendet wird.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Facettenspiegel
3: Lichtquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Reticle
8: Reticlehalter
9: Projektionsoptik
10: Bildfeld
11: Bildebene
12: Wafer
13: Waferhalter
14: EUV-Strahlung
15: Zwischenfeldfokusebene
16: Pupillenfacettenspiegel
17: Baugruppe
18: Spiegel
19: Spiegel
20: Spiegel
21: Tragstruktur
30: Bearbeitungseinrichtung
31: Halterung
32: Strahlungsquelle
33: Strahlablenkung
34: Bearbeitungsstrahlung
35, 35', 35", 35''': Spiegel
36: Substrat
37: Oberfläche Substrat; Spiegeloberfläche
38: Recheneinheit
40: Wellenfrontsensor
41: Lichtquelle
42: Sensor
43: Magnetfeldsensor
44: Abschirmung
50: Verfahrensschritt 1
51: Verfahrensschritt 2
52: Verfahrensschritt 3
53: Verfahrensschritt 4
54: Verfahrensschritt 5

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011084117 A1 [0003]
WO 2011/020655 A1 [0003]
DE 102012212194 A1 [0006]

Claims

Projektionsbelichtungsanlage (1), umfassend eine Beleuchtungsoptik (4) und ein Projektionsobjektiv (9) mit mehreren optischen Elementen (35, 35', 35", 35''') zur Abbildung eines Objektes auf eine Bildebene und eine Bearbeitungseinrichtung (30) zur Kompaktierung mindestens eines optischen Elementes (35, 35', 35", 35'''), wobei die Bearbeitungseinrichtung (30) eine Strahlungsquelle (32) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (30) eine Strahlablenkung (33) umfasst.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkung (33) mindestens ein elektrisches oder magnetisches Feld umfasst.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkung (33) mindestens einen Spiegel umfasst.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (30) eine Recheneinheit (38) zur Bestimmung der für die Kompaktierung notwendigen Parameter umfasst.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangswert zur Bestimmung der Parameter zur Kompaktierung des optischen Elementes (35, 35', 35", 35''') mindestens einen Parameter zur Oberflächenform des optischen Elementes (35, 35', 35", 35''') oder mindestens einen Parameter aus einer Wellenfrontmessung des Projektionsobjektives (9) oder aus einem Nutzungsprofil der Projektionsbelichtungsanlage (1) umfasst.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage (1) einen Sensor (40) zur Bestimmung der Oberflächenform mindestens eines optischen Elementes umfasst.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage (1) zur Kompaktierung einer Substratoberfläche (37) eines optischen Elementes (35, 35', 35", 35''') einen Sensor (43) zur Messung von magnetischen Störfeldern umfasst.
Projektionsbelichtungsanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (30) eine Abschirmung (44) gegenüber magnetischen Feldern umfasst.
Verfahren zur Kompaktierung eines optischen Elementes (35, 35', 35", 35''') in einer Projektionsbelichtungsanlage (1), umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Bestimmung der Eingangswerte für die Bestimmung der Parameter der Elektronenquelle (32) zur Kompaktierung mindestens eines optischen Elementes (35, 35', 35", 35'''), b) Bestimmung der magnetischen Störfelder, c) Bestimmung der Parameter der Elektronenquelle (32) zur Kompaktierung mindestens eines optischen Elementes (35, 35', 35", 35'''), d) Kompaktierung des optischen Elementes (35, 35', 35", 35''') mit der Elektronenquelle (32) und, e) Überprüfung der Eingangswerte.