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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage. Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie dient bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen der Erzeugung von Strukturen auf einem Substrat in Gestalt eines Halbleiterwafers. Dazu umfasst die Projektionsbelichtungsanlage ein mehrere optische Elemente aufweisendes Projektionsobjektiv zum Abbilden von Maskenstrukturen auf den Wafer während eines Belichtungsvorganges.
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Zur Gewährleistung einer möglichst präzisen Abbildung der Maskenstrukturen auf den Wafer wird ein Projektionsobjektiv mit möglichst geringen Wellenfrontaberrationen benötigt. Projektionsobjektive werden daher mit Manipulatoren ausgestattet, die es ermöglichen Wellenfrontfehler durch Zustandsveränderung einzelner optischer Elemente des Projektionsobjektivs zu korrigieren. Beispiele für eine deratige Zustandsveränderung umfassen: eine Lageänderung in einem oder mehreren der sechs Starrkörperfreiheitsgraden des betreffenden optischen Elements, eine Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme und/oder Kälte, und eine Deformation des optischen Elements. Üblicherweise wird dazu die Aberrationscharakteristik des Projektionsobjektivs regelmäßig vermessen und gegebenenfalls werden Änderungen in der Aberrationscharakteristik zwischen den einzelnen Messungen durch Simulation bestimmt. So können beispielsweise Linsenaufheizungseffekte rechnerisch berücksichtigt werden. Synonym für „Linsenaufheizung” werden auch die Begriffe „Linsenerwärmung”, „Spiegelaufheizung” und „Spiegelerwärmung” verwendet. Die Berechnung der zur Korrektur der Aberrationscharakteristik auszuführenden Manipulatorveränderungen erfolgt mittels eines stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses, welcher auch „Manipulatorveränderungsmodell” bezeichnet wird.
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Unter „Stellweg” wird eine mittels Manipulator-Aktuierung erfolgende Veränderung einer Zustandsgröße eines optischen Elements entlang des Stellwegs zum Zweck der Veränderung seiner optischen Wirkung verstanden. Ein derartiger, durch Veränderung einer Zustandsgröße des optischen Elements definierter Stellweg wird über Solländerungsgrößen des Manipulators spezifiziert. Die Manipulation kann beispielsweise in einer Verlagerung des optischen Elements in eine spezielle Richtung, aber auch beispielsweise in einer, insbesondere lokalen oder flächigen, Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme, Kälte, Kräften, Licht einer bestimmten Wellenlänge oder Strömen bestehen. Die Solländerungsgröße kann beispielsweise im Falle einer Verlagerung eine zurückzulegende Weglänge oder einen zurückzulegenden Winkelbereich definieren.
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Die Notwendigkeit zur stetigen Verkleinerung der abzubildenden Strukturen und Erhöhung des Durchsatzes führen dazu, dass die Aberrationscharakteristik während des Betriebs und auch über die Lebensdauer einer Projektionsbelichtungsanlage hinweg auf herkömmliche Weise nicht generell hinreichend zufriedenstellend durch Manipulatoren korrigiert werden kann. Unter „hinreichend zufriedenstellend” wird hierbei verstanden, dass die unkorrigierte Restaberrationscharakteristik für eine Vielzahl von Nutzungskonfigurationen zu ausreichender Abbldungsqualität führt. Unter einer Nutzungskonfiguration ist hierbei eine Kombination einer Maske mit einem zur Abbildung derselben verwendeten Beleuchtungssetting zu verstehen.
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Es zeigt sich die Notwendigkeit, die Restaberrationscharakteristik im Hinblick auf die prozessierten Nutzungskonfigurationen so einzustellen, dass kritische Strukturen, insbesondere sogenannte, nachstehend näher beschriebene Kernbereichsstrukturen, hochgenau und die verbleibenden Strukturen, d. h. die Peripheriestrukturen, weniger genau, aber trotzdem noch ausreichend genau abgebildet werden. Dies ist unter anderem deshalb möglich, da Kernbereichsstrukturen und Peripheriestrukturen unterschiedliche Bereiche der Wellenfronten abtasten und die Peripheriestruikturen deutlich geringere Anforderungen an den abgetasteten Wellenfrontbereich stellen.
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Im Stand der Technik sind stellwegsgenerierende Optimierungsalgorithmen bekannt, die unrestriktierte quadratische Optimierungsprobleme, meist mittels Matrizenmultiplikation durch einmalige vorherige Berechnung der Inversen meist regularisiert lösen. Für die Regularisierung von sogenannten „schlecht gestellten Problemen” kommt insbesondere Singularwertzerlegung mit Singulärwertabschneidung oder die Tikhonov-Regularisierung zum Einsatz. Details sind dem Fachmann beispielsweise aus dem Werk „Iterative Methods for III-Posed Problems: An Introduction”(Inverse and III-Posed Problems, B. Bakushinsky, Mihail Y. Kokurin und Alexandra Smirnova, De Gruyter, 2010, Kapitel 4 und 5, Seiten 23–43), bekannt. Hier kann prinzipbedingt die jeweilige Nutzerkonfiguration nicht oder nicht ausreichend berücksichtigt werden.
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Zugrunde liegende Aufgabe
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere während eines Belichtungsvorganges auftretende Abbildungsfehler in kurzen zeitlichen Abständen mit hoher Genauigkeit korrigiert werden können. Inbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, die während eines Belichtungsvorganges auftretenden Abbildungsfehler in kurzen zeitlichen Abständen mit der für den erfolgreichen Abbildungsprozess erforderlichen Genauigkeit hinsichtlich der unterschiedlichen Anforderungen an Kernbereichsstrukturen und Peripheriestruktruen zu korrigieren.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche umfasst: ein mehrere optische Elemente umfassendes Projektionsobjektiv zum Abbilden von Maskenstrukturen auf ein Substrat während eines Belichtungsvorganges, sowie mindestens einen Manipulator, welcher dazu konfiguriert ist, im Rahmen einer Manipulatorakuierung die optische Wirkung mindestens eines der optischen Elemente innerhalb des Projektionsobjektivs durch Veränderung einer Zustandsgröße des optischen Elements entlang eines vorgegebenen Stellweges zu verändern. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage einen Algorithmusgenerator, welcher dazu konfiguriert ist, einen an mindestens einen vorgegebenen Abbildungsparameter angepassten stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus auf Grundlage des mindestens einen vorgegebenen Abbildungsparameters zu erzeugen. Der mindestens eine Abbildungsparameter umfasst eine Strukturinformation in Bezug auf in einem nachfolgenden Belichtungsvorgang abzubildende Maskenstrukturen und/oder eine Strukturinformation bezüglich einer Winkelverteilung einer bei dem nachfolgenden Belichtungsvorgang auf die Maskenstrukturen eingestrahlten Belichtungsstrahlung. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage einen Stellwegsermittler, welcher dazu konfiguriert ist, mindestens einen Stellweg für eine Manipulatoraktuierung mittels des stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses zu ermitteln. Wie vorstehend erwähnt, definiert der Stellweg eine Veränderung einer Zustandsgröße des optischen Elements. Diese Veränderung wird durch die Manipulatoraktuierung bewirkt. Der Stellwegsermittler ist damit dazu konfiguriert, mittels des stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses mindestens einen Stellweg für eine durch eine Manipulatorakuierung erfolgende Veränderung der Zustandsgröße des optischen Elements zu ermitteln.
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Mit anderen Worten wird beim Betrieb der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage zunächst gezielt ein stellwegsgenerierender Optimierungsalgorithmus erzeugt, welcher an mindestens einen für den nachfolgenden Belichtungsvorgang vorgegebenen Abbildungsparameter angepasst ist. Dieser speziell angepasste Optimierungsalgorithmus, auch „Manipulatorveränderungsmodell” bezeichnet, wird dann zur Berechnung von Stellwegskorrekturen für mindestens einen Manipulator des Projektionsobjektivs verwendet.
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Wie vorstehend beschrieben, ist ein derartiger Manipulator dazu konfiguriert, im Rahmen einer Manipulatoraktuierung die optische Wirkung mindestens eines der optischen Elemente innerhalb des Projektionsobjektivs durch Veränderung einer Zustandsgröße des optischen Elements entlang eines vorgegebenen Stellweges zu verändern. Eine derartige Manipulatoraktuierung kann beispielsweise eine Lageänderung des optischen Elements in einem der sechs Starrkörperfreiheitsgrade, eine Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme und/oder Kälte, und/oder eine Deformation des optischen Elements umfassen. Der vorgegebene Stellweg, entlang der eine derartige Manipulatoraktuierung erfolgt, ist durch die Manipulatoraktuierung nacheinander durchlaufenen Zustände der manipulierten Zustandsgröße des optischen Elements definiert. Im Falle einer Lageänderung durch Translation im Raum ist der Stellweg ein Pfad im dreidimensionalen Raum. Im Falle einer Beaufschlagung des optischen Elements mit Wärme und/oder Kälte kann ein Stellweg etwa durch eine zeitliche Abfolge von nacheinander eingenommenen Temperaturzuständen definiert sein.
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Die Erzeugung des stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses erfolgt auf Grundlage zumindest eines vorgegebenen Abbildungsparameters, insbesondere eines Abbildungsparametersatzes, welcher eine Information über die Maskenstrukturen und/oder eine Information über ein Beleuchtungssetting für einen anstehenden Belichtungsvorgang umfasst. Allgemein gesprochen wird das Manipulatorveränderungsmodell auf Grundlage einer Strukturinformation in Bezug auf abzubildende Maskenstrukturen und/oder einer Strukturinformation in Bezug auf eine Winkelverteilung der auf die Maske eingestrahlten Belichtungsstrahlung erzeugt. Die Winkelverteilung der auf die Maske eingestrahlten Belichtungsstrahlung wird nachfolgend auch „Beleuchtungseinstellung” bzw. „Beleuchtungssetting” bezeichnet. Die Strukturinformation bezüglich der abzubildenden Maskenstrukturen kann z. B. eine Linienbreite, eine Typisierung der geometrischen Struktur der Maskenstrukturen, eine Orientierung von Strukturen im Kernbereich und/oder der Peripherie eines Halbleiterchips umfassen. Beispiele von häufig verwendeten Beleuchtungseinstellungen umfassen annulare Beleuchtung, Dipolbeleuchtung und Quadrupolbeleuchtung.
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Durch die erfindungsgemäße Erzeugung des stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses auf Grundlage zumindest eines vorgegebenen Abbildungsparameters, kann der Optimierungsalgorithmus derart gut an die Charakterisitik des nachfolgenden Belichtungsvorgangs angepasst werden, dass der Optimierungsalgorithmus mit vergleichsweise wenig Rechenoperationen auskommt. Damit wird es möglich, während des Belichtungsvorganges in kurzen zeitlichen Abständen Stellwegsignale für den mindestens einen Manipulator bereitzustellen, womit die Aberrationscharakteristik des Projektionsobjektivs mit hoher Genauigkeit korrigiert werden kann. Dabei werden nicht unbedingt alle Aberrationsparameter gleichmäßig korrigiert, sondern gezielt solche, die für den mindestens einen Abbildungsparameter Relevanz haben.
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Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Projektionsbelichtungsanlage weiterhin einen Speicher zum Speichern eines die Abbildungsqualität des Projektionsobjektivs allgemein bestimmenden Satzes an Aberrationsparametern.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Optimierungsalgorithmus dazu konfiguriert ist, den mindestens einen Stellweg derart festzulegen, dass bei entsprechender Aktuierung des Manipulators eine Teilmenge der Aberrationsparameter optimiert wird. Dabei ist die Teilmenge, nachfolgend auch als „ausgewählte Teilmenge” bezeichnet, insbesondere gegenüber dem vollständigen Satz an Aberrationsparametern um zumindest einen Aberrationsparameter reduziert, dessen Einfluss auf das Abbildungsverhalten der Projektionsbelichtungsanlage bei dem vorgegebenen Abbildungsparameter geringer ist als der jeweilige Einfluss der verbleibenden Aberrationsparameter. Hierbei ist nicht ausgeschlossen, dass die verbleibende Teilmenge ebenfalls eine Optimierung erfährt. In diesem Fall wird jedoch die ausgewählte Teilmenge besonders, d. h. in höherem Masse optimiert als die verbleibende Teilmenge. Dies kann beispielsweise derart umgesetzt werden, indem die von den Kernbereich-Strukturen abgetasteten Bereiche der Wellenfronten engeren spezifischen Anforderungen an das Abbildungsverhalten genügen sollen als die von den Peripheriestrukturen abgetasteten Bereiche der Wellenfronten. Als Aberrationsparameter kommen beispielsweise Zernike-Koeffizienten, gewichtete Summen von Zernike-Koeffizienten, lithographische Größen wie z. B. ein lithographisch gemessener Astigmatismus oder ein lithographisch gemessener Koma-Fehler, Abbildungsgrößen wie etwa Overlay, Variation des besten Fokus und/oder Fading-Effekte in Frage. Die Definition derartiger Effekte kennt der Fachmann beispielsweise aus
WO 2010/034674 A1 , Seiten 30 bis 33.
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Die Kernbereichsstrukturen sind in Abgrenzung zu den Peripheriestrukturen auf der Maske definiert. Die Kernbereichsstrukturen sind dabei diejenigen Strukturen, die mit hinreichend kleinem oder kleinstem Periodenabstand abgebildet werden. Der hinreichend kleine Periodenabstand ist dadurch definiert, dass diejenigen Strukturen, deren Periodenabstand kleiner oder gleich dem hinreichend kleinen Periodenabstand ist, mindestens 5%, insbesondere mindestens 10%, mindestens 50% oder mindestens 80%, aller auf der abzubildenden Maske befindlichen Strukturen ausmachen. Die Peripheriestrukturen sind dann alle Strukturen, die keine Kernbereichsstrukturen sind. Es zeigt sich, dass in der Regel die Kernbereichsstrukturen empfindlich auf kleine Änderungen in gewissen Bereichen der Wellenfront reagieren, wohingegen diese auf bei größeren Änderungen in anderen Bereichen unempfindlich sind. Hierbei führt eine hohe Empfindlichkeit zu hohen Ausbeuteeinbußen bei der Herstellung der entsprechenden Halbleiterchips.
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Durch die Reduzierung der Menge an optimierten Aberrationsparametern bzw. der Menge an besonders optimierten Aberrationsparametern auf die vorgenannte Teilmenge, wird es möglich, eine auf den Abbildungsvorgang gezielt angepaßte Manipulatorkorrektur in besonders kurzer Zeit und auf einfache Weise zu ermitteln. Der Satz an Aberrationsparametern, wodurch die Abbildungsqualität des Projektionsobjektivs bestimmt ist, umfasst lediglich Aberrationsparameter, deren Einfluss auf die Abbildungsqualität für den Einsatzzweck des Projektionsobjektivs signifikant ist. Gemäß einer Ausführungsform weisen diejenigen Aberrationsparameter einen signifikanten Einfluss auf die Abbildungsqualität auf, welche zusammen mindestens 50%, insbesondere mindestens 90%, mindestens 95% oder mindestens 99%, eines bei Kernbereichsstrukturen insgesamt beobachteten lithographischen Fehlers ausmachen. Unter dem insgesamt beobachteten lithographischen Fehler wird, wie vorstehend bereits erwähnt, beispielsweise ein Koma-Fehler, ein Overlay-Fehler, Variationen des besten Fokus und/oder Fading-Effekte in den Kernbereichsstrukturen verstanden. Insbesondere umfasst der vorgenannte Satz diejenigen Aberrationsparameter, die mit herkömmlichen Optimierverfahren optimiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist der stellwegsgenerierende Optimierungsalgorithmus dazu konfiguriert, den Stellweg für die Manipulatoraktuierung auf Grundlage mindestens eines die Abbildungsqualität des Projektionsobjektivs charakterisierenden Aberrationsparameters zu ermitteln. Der Stellweg wird derart ermittelt, dass bei Veränderung der entsprechenden Zustandsgröße eines der optischen Elemente entlang des Stellweges die Abbildungsqualität verbessert wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung beruht der stellwegsgenerierende Algorithmus auf einem mathematischen Modell mit maximal 1000, insbesondere maximal 500, maximal 250, maximal 100, maximal 60, maximal 40 oder maximal 25, Basisfunktionen. Ein derartiges Modell ermöglicht es, in kurzer Zeit aktuelle Stellwegsbefehle zu erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, den mindestens einen Stellweg in weniger als 500 ms, insbesondere in weniger als 100 ms oder weniger als 20 ms, zu ermitteln. Gemäß einer für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage konfigurierten Ausführungsform wird der Stellweg in weniger als 30 Sekunden, insbesondere in weniger als 10 Sekunden ermittelt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der stellwegsgenerierende Algorithmus dazu konfiguriert, Matrix-Multiplikationen auszuführen und verwendet insbesondere als Grundlage eine Singulärwertzerlegung oder eine Tikhonov-Regularisierung, insbesondere mit Inversenbildung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist der Algorithmusgenerator eine Datenbank mit mehreren unterschiedlichen Bestandsalgorithmen auf. Gemäß einer Variante ist der Algorithmusgenerator dazu konfiguriert, auf Grundlage des vorgegebenen Abbildungsparameters einen der Bestandsalgorithmen als stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus auszuwählen.
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Gemäß einer weiteren Variante ist der Algorithmusgenerator dazu konfiguriert, einen im Algorithmusgenerator abgespeicherten Bestandsalgorithmus an den vorgegebenen mindestens einen Abbildungsparameter anzupassen. Der abgespeicherte Algorithmus kann ein Algorithmus sein, der bereits zu einem gewissen Grad an den vorgegebenen Abbildungsparameter angepasst ist. Es kann sich dabei um einen zu einem früheren Zeitpunkt vorläufig optimierten Algorithmus oder einen Algorithmus handeln, der teilweise oder vollständig an einen ähnlichen Abbildungsparameter angepasst ist. Alternativ kann auch ein Standardalgorithmus zum Einsatz kommen, der nicht speziell an einen Abbildungsparameter angepasst ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist der Algorithmusgenerator dazu konfiguriert, die Anpassung des Bestandsalgorithmusses an den vorgegebenen Abbildungsparameter durch Ausführung eines Optimierungsverfahrens zu bewirken. Dazu umfasst der Algorithmusgenerator insbesondere einen sogenannten Algorithmusoptimierer.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung beruht das der Anpassung des Bestandsalgorithmusses dienende Optimierungsverfahren auf einer Meritfunktion, welche den Einfluss einer Veränderung der Abbildungsqualität des Projektionsobjektivs aufgrund von Linsenaufheizung direkt oder indirekt während des Belichtungsvorgangs auf mindestens einen lithographischen Fehler berücksichtigt. Unter einem lithographischen Fehler ist ein Fehler zu verstehen, der in der lithographischen Abbildung auftritt, wie z. B. ein sogenannter Overlay-Fehler. Ein Overlay-Fehler gibt eine lokale Bildlageverschiebung einer abgebildeten Maskenstruktur gegenüber deren Solllage auf dem Substrat an. Eine indirekte Einflussnahme auf die Abbildungsqualität kann beispielsweise durch geeignete Gewichte auf ungerade Zernike-Koeffizienten oder durch gewichtete Linearkombinationen ungerader Zernike-Koeffizienten bei Verwendung eines auf kleinsten Quadraten basierenden Manipulatorveränderungsmodells erfolgen. So kann ein derartiges Manipulatorveränderugsmodell beispielsweise auf Singulärwerzerlegung oder Tikhonov-Regularisierung beruhen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist der Stellwegsermittler dazu konfiguriert, einen vom Algorithmusgenerator neu erzeugten stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus in einer Belichtungspause zu aktivieren und damit ab dem Aktivierungszeitpunkt zur Stellwegsermittlung zu verwenden. Eine Belichtungspause kann eine Pause sein, in dem ein Los-Wechsel durchgeführt wird. Unter einem Los werden im Paket belichtete Wafer verstanden, die in der Regel mit einheitlichen Beleuchtungsparametern, d. h. mit der gleichen Maske und der gleichen Beleuchtungseinstellung belichtet werden. Eine der Aktivierung des Optimierungsalgorithmusses dienende Belichtungspause kann auch der kurze Zeitraum zwischen dem Ende der Belichtung eines vorangegangenen Wafers und dem Start der Belichtung eines darauffolgenden Wafers sein, welche zudem für Messzwecke verwendet werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionsbelichtungsanlage weiterhin einen Sensor zum Messen einer externen physikalischen Größe auf und der Stellwegsermittler ist dazu konfiguriert, bei der Ermittlung des Stellwegs die externe physikalische Größe zu berücksichtigen. Insbesondere erfolgt eine kontinuierliche Anpassung des Stellwegs an die physikalische Größe. Ein Beispiel für eine derartige physikalische Größe ist der Luftdruck der Umgebung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionsbelichtungsanlage weiterhin eine Simulationseinrichtung auf, welche dazu konfiguriert ist, Veränderungen in den optischen Eigenschaften der optischen Elemente, die durch Erwärmung der optischen Elemente, beispielsweise aufgrund Strahlungseinwirkung während des Belichtungsvorgangs oder durch zusätzliche Linsenheizung zum Erreichen einer hinsichtlich der Materialqualität optimalen Betriebstemperatur bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen erfolgen, zu simulieren. Hierbei ist der Optimierungsalgorithmus dazu konfiguriert, den mindestens einen Stellweg auf Grundlage der simulierten erwärmungsinduzierten Veränderungen der optischen Eigenschaften zu berechnen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Projektionsbelichtungsanlage dazu konfiguriert ist, die Maskenstrukturen in mehreren Belichtungsschritten nacheinander jeweils auf unterschiedliche Bereiche des Substrats abzubilden und der Stellwegsermittler ist dazu konfiguriert, nach jedem Belichtungsschritt eine aktualisierte Version des mindestens einen Stellwegs zu ermitteln. Mit anderen Worten erfolgt nach jedem belichteten Feld eine Stellwegsaktualisierung.
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Die vorgenannte Aufgabe kann weiterhin beispielsweise gelöst werden mit einem Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem mehrere optische Elemente umfassenden Projektionsobjektiv zum Abbilden von Maskenstrukturen auf ein Substrat während eines Belichtungsvorganges. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für einen nachfolgenden Belichtungsvorgang mindestens ein Abbildungsparameter vorgegeben, welcher eine Strukturinformation bezüglich der abzubildenden Maskenstrukturen und/oder eine Strukturinformation bezüglich einer Winkelverteilung einer auf die Maskenstrukturen eingestrahlten Belichtungsstrahlung umfasst. Erfindungsgemäß wird auf Grundlage des mindestens einen vorgegebenen Abbildungsparameters ein an den vorgegebenen Abbildungsparamter angepaßter stellwegsgenerierender Optimierungsalgorithmus erzeugt. Weiterhin wird mittels des stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses mindestens ein Stellweg für mindestens eines der optischen Elemente ermittelt, wobei der Stellweg eine Veränderung einer Zustandsgröße des mindestens einen optischen Elements definiert. Darüber hinaus wird das mindestens eine optische Element entlang des vorgegebenen Stellwegs durch Veränderung der Zustandsgröße aktuiert.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der an den vorgegebenen Abbildungsparameter angepasste stellwegsgenerierende Optimierungsalgorithmus von der Projektionsbelichtunganlage erzeugt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird der an den vorgegebenen Abbildungsparameter angepasste stellwegsgenerierende Optimierungsalgorithmus außerhalb der Projektionsbelichtungsanlage erzeugt und nach dessen Erzeugung in die Projektionsbelichtungsanlage eingelesen. Optional kann nach dem Einlesen des angepassten Optimierungsalgorithmusses dem Benutzer die Möglichkeit gegeben werden, den Optimierungsalgorithmus zur Verwendung freizugeben bzw. zu aktivieren. Gemäß einer Variante kann die Projektionsbelichtungsanlage einen Algorithmusgenerator aufweisen, dem ein Abbildungsparameter und/oder ein stellwegsgenerierender Algoritmus durch den Benutzer übermittelt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zumindest ein den angepassten Optimierungsalgorithmus definierender Steuerparameter außerhalb der Projektionsbelichtunganlage erzeugt und nach dessen Erzeugung in die Projektionsbelichtungsanlage eingelesen. Der Optimierungsalgorithmus weist eine oder mehrere Meritfunktionen sowie Nebenbedingungen auf. Steuerparameter der vorgenannten Art bezeichnen diejenigen Parameter, welche bei gleichem Ausgangszustand eine oder mehrere der Meritfunktionen oder eine oder mehrere der Nebenbedingungen verändern.
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Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale entsprechend auf die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage übertragen werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:
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1 eine Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Algorithmusgenerator zur Erzeugung eines stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses, sowie
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2 ein Flussdiagramm, welches eine Ausführungsform der Funktionsweise des Algorithmusgenerators veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
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In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
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Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene aus dieser heraus, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie. Die vorliegende Ausführungsform ist zum Betrieb im EUV-Wellenlängenbereich, d. h. mit elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge kleiner als 100 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,7 nm ausgelegt. Aufgrund dieser Betriebswellenlänge sind alle optischen Elemente als Spiegel ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Projektionsbelichtungsanlagen im EUV-Wellenlängenbereich begrenzt. Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen sind beispielsweise auf Betriebswellenlängen im UV-Bereich, wie beispielsweise 365 nm, 248 nm oder 193 nm ausgelegt. In diesem Fall sind zumindest einige der optischen Elemente als herkömmliche Transmissionslinsen konfiguriert.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 1 umfasst eine Belichtungsstrahlungsquelle 12 zur Erzeugung von Belichtungsstrahlung 14. Im vorliegenden Fall ist die Belichtungsstrahlungsquelle 12 als EUV-Quelle ausgeführt und kann beispielsweise eine Plasmastrahlungsquelle umfassen. Die Belichtungsstrahlung 14 durchläuft zunächst eine Beleuchtungsoptik 16 und wird von dieser auf eine Maske 18 gelenkt. Die Beleuchtungsoptik 16 ist dazu konfiguriert, unterschiedliche Winkelverteilungen der auf die Maske 18 auftreffenden Belichtungsstrahlung 14 zu erzeugen. Abhängig von einer vom Benutzer gewünschten Beleuchtungseinstellung, auch „Beleuchtungssetting” genannt, konfiguriert die Beleuchtungsoptik 16 die Winkelverteilung der auf die Maske 18 auftreffenden Belichtungsstrahlung 14. Beispiele für wählbare Beleuchtungseinstellungen umfassen eine sogenannte Dipol-Beleuchtung, annulare Beleuchtung und Quadrupolbeleuchtung.
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Die Maske 18 weist Maskenstrukturen zur Abbildung von Substraten 24 auf und ist auf einer Maskenverschiebebühne 20 verschiebbar gelagert. Die Maske 18 kann, wie in 1 dargestellt, als Reflexionsmaske ausgeführt sein oder alternativ, insbesondere für die UV-Lithographie, auch als Transmissionsmaske konfiguriert sein. Die Belichtungsstrahlung 14 wird in der Ausführungsform gemäß 1 an der Maske 18 reflektiert und durchläuft daraufhin ein Projektionsobjektiv 22, welches dazu konfiguriert ist, die Maskenstrukturen auf das Substrat 24 abzubilden. Das Substrat 24 ist auf einer Substratverschiebebühne 26 verschiebbar gelagert. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 kann als sogenannter Scanner oder als sogenannter Stepper ausgeführt sein. Die Belichtungsstrahlung 14 wird innerhalb der Beleuchtungsoptik 16 sowie des Projektionsobjektivs 22 mittels einer Vielzahl von optischen Elementen, vorliegend in Gestalt von Spiegeln, geführt.
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Das Projektionsobjektiv weist in der Ausführungsform gemäß 1 lediglich vier optische Elemente E1 bis E4 auf. Alle optischen Elemente sind beweglich gelagert. Dazu ist jedem der optischen Elemente E1 bis E4 ein jeweiliger Manipulator M1 bis M4 zugeordnet. Die Manipulatoren M1, M2 und M3 ermöglichen jeweils eine Verschiebung der zugeordneten optischen Elemente E1, E2 und E3 in x- und in y-Richtung und damit im Wesentlichen parallel zur Ebene, in der die jeweilige reflektierende Oberfläche der optischen Elemente liegt.
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Der Manipulator M4 ist dazu konfiguriert, das optische Element E4 durch Drehung um eine parallel zur y-Achse angeordnete Kippachse 27 zu verkippen. Damit wird der Winkel der reflektierenden Oberfläche von E4 gegenüber der einfallenden Strahlung verändert. Weitere Freiheitsgrade für die Manipulatoren sind denkbar. So kann beispielsweise eine Verschiebung des betreffenden optischen Elements quer zu seiner optischen Oberfläche oder eine Rotation um eine senkrecht zur reflektierenden Oberfläche stehende Referenzachse vorgesehen sein.
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Allgemein gesprochen, ist jeder der Manipulatoren M1 bis M4 dazu vorgesehen, eine Verlagerung des zugeordneten optischen Elements E1 bis E4 unter Ausführung einer Starrkörperbewegung entlang eines vorgegebenen Stellwegs zu bewirkten. Ein derartiger Stellweg kann beispielsweise Translationen in unterschiedlichen Richtungen, Verkippungen und/oder Rotationen in beliebiger Weise kombinieren oder auch in einer anders gearteten Veränderung einer Zustandsgröße des zugeordneten optischen Elements durch entsprechende Aktuierung des Manipulators bestehen.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst weiterhin eine zentrale Steuerungseinrichtung 28. Diese steuert die verschiedenen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 10 bei der Durchführung eines Belichtungsvorganges. Zur Vorbereitung eines Belichtungsvorganges sendet die zentrale Steuerungseinrichtung 28 eine Maskenauswahlinformation 32 an die Maskenverschiebebühne 20. Die Maskenverschiebebühne 20 entnimmt daraufhin die für den nachfolgenden Belichtungsvorgang gewünschte Maske aus einer Maskenbibliothek und lädt diese in Belichtungsposition.
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Weiterhin sendet die zentrale Steuerungseinrichtung 28 eine Beleuchtungseinstellungsinformation 30 an die Beleuchtungsoptik 16. Die Beleuchtungseinstellungsinformation 30 definiert die für den nachfolgenden Beleuchtungsvorgang gewünschte Winkelverteilung bezüglich der auf die Maske eingestrahlten Belichtungsstrahlung 14. Wie vorstehend bereits erwähnt, wird diese Winkelverteilung oft auch als „Beleuchtungssetting” bezeichnet. Die Beleuchtungsoptik 16 nimmt entsprechende Einstellungen des gewünschten Beleuchtungssettings vor.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst weiterhin eine Manipulatorsteuerung 40 zur Steuerung der Manipulatoren M1 bis M4. Die Manipulatorsteuerung 40 wiederum umfasst einen Algorithmusgenerator 42 sowie einen Stellwegsermittler 44. Der Algorithmusgenerator 42 ist dazu konfiguriert einen stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus 52 zu erzeugen und diesen an den Stellwegsermittler 44 zu übermitteln. Der Stellwegsermittler 44 nutzt den stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus 52 zur Ermittlung von Stellsignalen, die der Steuerung der Manipulatoren M1 bis M4 dienen, wie nachstehend näher beschrieben. Dem Algorithmusgenerator 42 wird von der zentralen Steuerungseinrichtung 28 ein Abbildungsparametersatz bezüglich eines anstehenden Belichtungsvorgangs übergeben.
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Der Algorithmusgenerator 42 kann gemäß einer Ausführungsvariante auch außerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 10 angeordnet sein. Die Manipulatorsteuerung 40 umfasst in diesem Fall eine Einleseeinrichtung zum Einlesen des stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses 52. Alternativ können auch lediglich Steuerparameter des Optimierungsalgoritmusses 52 außerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 10 erzeugt werden und an die Manipulatorsteuerung 40 übergeben werden.
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Der Abbildungsparametersatz umfasst mindestens eine Strukturinformation bezüglich der abzubildenden Maskenstrukturen und/oder eine Strukturinformation bezüglich der Beleuchtungseinstellung. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Abbildungsparametersatz eine Beleuchtungseinstellungsinformation 30 sowie eine Maskenstrukturinformation 46. Ein derartiger Abbildungsparametersatz wird im Rahmen dieser Anmeldung auch als „Nutzungskonfiguration” bezeichnet. Die Beleuchtungseinstellungsinformation 30 identifiziert die Winkelverteilung der auf die Maske 18 eingestrahlten Belichtungsstrahlung 14. Die Maskenstrukturinformation 46 kann eine genaue geometrische Wiedergabe der abzubildenden Maskenstrukturen umfassen, oder auch nur wesentliche Strukturaspekte derselben, wie beispielsweise Linienbreite, Typisierung der geometrischen Formen der Maskenstrukturen, Orientierung von Maskenstrukturen, beispielsweise unterschieden im Hinblick auf zentrale Strukturen und Peripheriestrukturen, angeben.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorgehensweise des Algorithmusgenerators 42 zur Erzeugung des stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmuses 52 auf Grundlage der von der zentralen Steuerungseinrichtung 28 bereitgestellten Abbildungsparameter in Gestalt der Beleuchtungseinstellungsinformation 30 sowie der Maskenstrukturinformation 46, beschrieben.
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Zunächst greift der Algorithmusgenerator 42 auf eine Datenbank 48 zu, in der eine Vielzahl an Bestandsalgorithmen 50, die an unterschiedliche Abbildungsparametersätze angepasst sind, abgespeichert sind. Der Algorithmusgenerator 42 prüft zunächst, ob in der Datenbank 48 bereits ein Bestandsalgorithmus 50 vorhanden ist, der an die vorgegebenen Abbildungsparameter angepasst ist.
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Ist in der Datenbank 48 ein geeignet angepasster Bestandsalgorithmus 50 vorhanden, so gibt der Algorithmusgenerator 42 diesen als stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmus 52 an den Stellwegsermittler 44 weiter. Ist dies nicht der Fall, so wählt der Algorithmusgenerator 42 einen der Bestandsalgorithmen 50 aus der Datenbank 48 als Startalgorithmus für ein nachfolgendes Optimierungsverfahren aus. Der Startalgorithmus kann entweder ein allgemeiner Standardalgorithmus sein oder ein Algorithmus, der auf einen dem vorgegebenen Abbildungssatz nahe kommenden Abbildungsparametersatz hin optimiert ist. Weiterhin kann in der Datenbank 48 auch ein Bestandsalgorithmus 50 vorhanden sein, welcher auf den vorgegebenen Abbildungsparametersatz bereits vorläufig optimiert ist. In diesem Fall kann der Algorithmusgenerator 42 diesen Algorithmus als Startalgorithmus auswählen.
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Zur Anpassung des ausgewählten Startalgorithmuses an die vorgegebenen Abbildungsparameter wird in einem Schritt S1 zunächst eine Lastparameter-Sammlung ermittelt. Diese Lastparameter-Sammlung stellt eine Sammlung an Aberrationsparametersätzen dar, die voraussichtlich während des Betriebs des Projektionsobjektivs 22 auftreten. Die Aberrationsparametersätze werden auch als „Lastfälle” bezeichnet. Bei der Erstellung der Aberrationsparametersätze werden zunächst Veränderungen in den Aberrationsparametern aufgrund thermischer Effekte in Gestalt von Linsenaufheizung während des Belichtungsvorgangs berücksichtigt.
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Die Aberrationsparametersätze beschreiben die Abbildungsqualität des Projektionsobjektivs 22 und umfassen gemäß einer Ausführungsform einen Satz an Zernike-Koeffizienten. Im Schritt S1 wird zunächst ein in einem Speicher 56 abgespeicherter Satz an gemessenen Aberrationsparametern in Form von Zernike-Koeffizienten abgerufen. Daraufhin werden Veränderungen im Abbildungsparametersatz, die voraussichtlich aufgrund von Linsenaufheizung und ggf. anderen deterministischen betriebsbedingten Einflüssen während des anstehenden Belichtungsvorgangs auftreten, durch Simulation ermittelt. Die Bestimmung dieser Veränderungen erfolgt in Abhängigkeit der für den anstehenden Belichtungsschritt vorgegebenen Abbildungsparameter. Mit anderen Worten wird bei der Simulation gezielt die Charakteristik der Linsenaufheizung und ggf. anderen deterministischen betriebsbedingten Einflüssen unter den vorgegebenen Abbildungsparametern berechnet und die daraus folgenden Veränderungen im Abbildungsparametersatz ermittelt. Alle im zeitlichem Verlauf des anstehenden Belichtungsvorgangs auftretenden Abbildungsparametersätze bilden die vorstehend erwähnte Lastparameter-Sammlung.
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Daraufhin wird im Schritt S2 die Lastparameter-Sammlung um weitere voraussichtlich auftretende Aberrationsparametersätze ergänzt. Beispiele für derartige Ergänzungen umfassen Modifikationen der Aberrationsparameter bei sich veränderndem Luftdruck, Einflüsse elementarer Bildfehler, wie z. B. Maßstabsfehler, und/oder Aberrationsparameterveränderungen, die bei der Abbildung allgemeiner relevanter Strukturen auftreten. Diese ergänzenden Aberrationsparametersätze umfassen insbesondere Lastfälle, die unabhängig von der Beleuchtungseinstellung sind und als „Basisanforderungen” an das Korrekturvermögen des Projektionsobjektivs interpretiert werden können.
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Im nun folgenden Schritt S3 werden jeweilige Umrechnungsparametersätze zur Umrechnung der Aberrationsparametersätze der Lastparameter-Sammlung in lithographische Fehler ermittelt. Unter „lithographischen Fehlern” werden Fehler des Projektionsobjektivs verstanden, die im lithographischen Bild, d. h. im in der Substratebene vorliegenden Luftbild oder in der durch die lithographische Abbildung im Fotolack auf dem Substrat 24 erzeugten Struktur, messbar sind. Derartige lithografische Fehler werden auch als Abbildungsgrößenfehler bezeichnet und stehen im Gegensatz zu Wellenfrontfehlern, die nicht direkt im lithographischen Bild gemessen werden können. Ein Beispiel eines derartigen lithographischen Fehlers ist ein sogenannter „Overlay-Fehler”. Wie bereits vorstehend erwähnt, gibt der Overlay-Fehler eine lokale Bildlageverschiebung einer abgebildeten Maskenstruktur gegenüber deren Solllage auf dem Substrat an.
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Die gemäß Schritt S3 ermittelten Umrechungsparametersätze ermöglichen es, die Aberrationsparametersätze in ausgewählte lithografische Fehler, insbesondere in Overlay-Fehler umzurechnen. Die ermittelten Umrechnungsparametersätze liegen in der Regel in Form von Linearfaktordateien vor. Derartige Linearfaktordateien können durch Matrizen dargestellt werden, die feldpunktweise die Wellenfront charakterisierende Zernike-Koeffizienten in lithografische Fehlergrößen übersetzen.
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Daraufhin wird in einem Schritt S4 eine Meritfunktion für ein Optimierungsverfahren zur Erzeugung eines optimierten stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses 52 erzeugt. Die Meritfunktion ist derart aufgebaut, dass ausgewählte lithografische Fehler, insbesondere Overlay-Fehler, für die nachfolgende Optimierung eine geeignete Gewichtung erfahren.
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Daraufhin wird in einem Schritt S5 der stellwegsgenerierende Optimierungsalgorithmus 52 durch Optimierung auf Grundlage der im Schritt S4 erzeugten Meritfunktion bestimmt. Wie vorstehend bereits ausgeführt, wird der stellwegsgenerierende Optimierungsalgorithmus gemäß einer Variante auf Grundlage von Singularwertzerlegung oder Tikhonov-Regularisierung erstellt. Hierbei werden beispielsweise die Tikhonov-Gewichte oder Singulärwertparameter zur Optimierung freigegeben mit der Maßgabe, dass die Anforderungen an die Lastfälle möglichst gut erfüllt werden. Als Startalgorithmus dient der aus der Datenbank entnommene Bestandsalgorithmus 50, welcher entweder ein Standardalgorithmus oder ein bereits vorläufig optimierter Algorithmus sein kann, wie vorstehend erwähnt. Für das dabei verwendete Optimierungsverfahren können verschiedene, dem Fachmann bekannte, Basisalgorithmen zur Anwendung kommen, beispielsweise simuliertes Auskühlen, auch als „simuliertes Annealing” bekannt, genetische Algorithmen und/oder evolutionäre Algorithmen sowie konvexe Programmierung, insbesondere sequentielle quadratische Programmierung (SQP). Zu den letztgenannten Verfahren wird auf Stephen Boyd, Lieven Vandenbergh, „Convex Optimization”, Cambridge University Press (2004), Kapitel 4.4, Seiten 152–153, Kapitel 4.6, Seite 167, Kapitel 4.7, Seiten 174–184, Kapitel 11.1–11.5, Seiten 561–596, sowie Kapitel 11.8, Seiten 615–620 sowie Walter Alt, „Nichtlineare Optimierung”, Vieweg, 2002, Kapitel 8, Seiten 291–305 verwiesen.
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Der von dem Algorithmusgenerator 42 erzeugte stellwegsgenerierende Optimierungsalgorithmus 52 wird an den Stellwegsermittler 44 übergeben sowie als weiterer Bestandsalgorithmus in der Datenbank 48 abgespeichert. Der Optimierungsalgorithmus 52 dient dem Stellwegsermittler 44 dazu, Stellwege 45 für die einzelnen Manipulatoren M1 bis M4 zu bestimmen. Die Stellwege 45 definieren auszuführende Verändungen entsprechender Zustandsgrößen der optischen Elemente E1 bis E4. Die ermittelten Stellwege 45 werden den einzelnen Manipulatoren M1 bis M4 über Stellwegsignale übermittelt und geben diesen jeweilige auszuführende Korrekturstellwege vor. Diese definieren entsprechende Verlagerungen der zugeordneten optischen Elemente E1 bis E4 zur Korrektur aufgetretener Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs 22. Zur Ermittlung der Stellwege 45 erhält der Stellwegsermittler 44 während der Ausführung des Belichtungsvorganges jeweils aktualisierte Aberrationsparameter 64 des Projektionsobjektivs 22. Diese Aberrationsparameter 64 können beispielsweise die Wellfront charakterisierende Zernike-Koeffizienten umfassen.
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Der vom Algorithmusgenerator 42 erzeugte stellwegsgenerierende Optimierungsalgorithmus 52 ist derart an den im Belichtungsvorgang verwendeten Abbildungsparametersatz, d. h. insbesondere an die Beleuchtungseinstellung sowie die verwendeten Maskenstrukturen, angepasst, dass die Stellwegsermittlung ohne den Belichtungsvorgang störende Verzögerungen erfolgen kann. So erzeugt der Stellwegsermittler 44 gemäß einer Ausführungsform, die zum Betrieb von Projektionsbelichtungsanlagen im UV-Wellenlängenbereich ausgelegt ist, mehrfach pro Sekunde aktualisierte Stellwege 45, beispielsweise alle 100 Millisekunden und damit in Echtzeit aktualisierte Stellwege. Eine mehrfach pro Sekunde erfolgende Aktualisierung der Stellwege ermöglicht es beispielsweise, die Manipulatoren nach jeder Feldbelichtung nachzujustieren. In einer für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen angepassten Ausführungsform können gegebenenfalls längere Zeiträume zwischen den Aktualisierungen zugelassen werden, beispielsweise 30 Sekunden.
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Der Optimierungsalgorithmus 52 beruht auf einem mathematischen Modell mit maximal 1000 Basisfunktionen. Gemäß verschiedener Ausführungsformen beruht der Optimierungsalgorithmus auf maximal 400, maximal 100 bzw. maximal 60 Basisfunktionen. Die Ermittlung der Stellwege 44 erfolgt gemäß einer Ausführungsform durch Matrizenmultiplikationen mit vorher berechneter inverser Matrix, wie dies beispielsweise im Falle des Ansatzes auf Grundlage der Singulärwertzerlegung bzw. der Tikhonov-Regularisierung möglich ist. Als Matrizengröße wird in diesem Fall m × n angesetzt. Daraus folgen m·n Matrixmultiplikationen, wobei m typischerweise aus dem Produkt der spezifizierten Anzahl der Zernike-Koeffizienten und der Anzahl der gemessenen Feldpunkte gebildet wird. Beispiele für die spezifizierte Anzahl der Zernike-Koeffizienten umfassen 36, 49, 64 oder 100 Zernike-Koeffizienten, während für die Anzahl der gemessenen Feldpunkte ein Wert zwischen 30 und 100 geeignet sein. Wird der Zernike Koeffizient Z1 ignoriert, so reduzieren sich die angegebenen Werte zu den Zernke-Koeffizienten um eins. Der Parameter „n” steht für die Anzahl der insgesamt möglichen Manipulatorfreiheitsgrade. Werden beispielsweise 49 Zernike-Koeffizienten an jeweils 65 Feldpunkten gemessen bzw. simuliert oder extrapoliert und 52 Manipulatorfreiheitsgrade zugelassen, ergeben sich 165.620 Matrixmulitplikationen zur Erzeugung der Stellwege 45.
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Der Optimierungsalgorithmus 52 kann auf dem Fachmann geläufigen Algorithmen beruhen, z. B. auf Singulärwertzerlegung, auch „SVD” bezeichnet (steht für den englischen Begriff „Singular Value Decomposition”), und/oder Thikhonov-Regularisierung. In beiden Fällen wird das Problem durch Berechnen einer inversen Matrix bzw. pseudoinversen Matrix auf das Ausführen einer Matrixmultiplikation der Form x = Ap reduziert. Dabei ist x die Änderung des Manipulatorstellvektors, p die zu korrigierende Störung und A eine geeignete Matrix, in der Regel die geeignet regularisierte Inverse einer Sensitivitätsmatrix.
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Die regelmäßig aktualisierten Aberrationsparameter des Projektionsobjektivs 22 werden dem Stellwegsermittler 44 von einem Aberrationsparametergeber 54 übermittelt. Der Aberrationsparametergeber 54 weist einen Speicher 56 sowie eine Simulationseinrichtung 58 auf. In dem Speicher 56 werden Aberrationsparameter 64 abgespeichert, die mittels einer Wellenfrontmessung an dem Projektionsobjektiv 22 ermittelt worden sind. Diese Messergebnisse können mittels einer externen Wellenfrontmessvorrichtung erhoben werden. Alternativ können die Aberrationsparameter 54 aber auch von einer in der Substratverschiebebühne 26 integrierten Wellenfrontmesseinrichtung 55 gemessen werden. Eine derartige Messung kann etwa regelmäßig nach jeder Belichtung eines Wafers oder jeweils nach Belichtung eines kompletten Wafersatzes erfolgen. Alternativ kann statt einer Messung auch eine Simulation bzw. eine Kombination aus Simulation und reduzierter Messung vorgenommen werden.
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Die im Speicher 56 abgelegten Messwerte der Aberrationsparameter 64 werden ggf. von der Simulationseinrichtung 58 an jeweilige aktualisierte Verhältnisse während des Belichtungsvorganges angepasst. Gemäß einer Ausführungsform wird der Simulationseinrichtung 58 dazu regelmäßig die aktuelle Bestrahlungsintensität 62 von der zentralen Steuerungseinrichtung 28 übermittelt. Die Simulationseinrichtung 58 berechnet daraus unter Zugrundelegung der jeweiligen Beleuchtungseinstellung aufgrund von Linsenaufheizung bewirkte Änderungen in den Aberrationsparametern 64.
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Weiterhin erhält die Simulationseinrichtung laufend Messwerte eines den Umgebungsdruck der Projektionsbelichtungsanlage 10 überwachenden Drucksensors 60. Auswirkungen von Veränderungen im Umgebungsdruck auf die Aberrationsparameter 64 werden von der Simulationseinrichtung 58 berücksichtigt.
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Die Erzeugung und Verwendung eines stellwegsgenerierenden Optimierungsalgorithmusses 52 wird von einer geeigneten Instanz automatisch überwacht. Bei Unregelmäßigkeiten wird auf einen Notfallbetrieb auf Grundlage eines Standardoptimierungsalgorithmusses, welcher für eine Vielzahl von Abbildungsparametersätzen geeignet ist, umgeschaltet. Die Detektierung von Unregelmäßigkeiten kann aufgrund der Analyse von Stellwegsbefehlen bzw. der Analyse von Restwellenfronten stattfinden. So kann beispielsweise bei der Beobachtung von oszillierenden Stellwegsbefehlen auf eine Fehlfunktion und damit das Vorliegen von Unregelmäßigkeiten geschlossen werden.
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Die anhand von 2 beschriebene Optimierung eines Bestandsalgorithmusses im Algorithmusgenerator 42 im Hinblick auf einen Abbildungsparametersatz kann in einer Belichtungspause oder auch während des Abbildungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage 10 erfolgen. So kann beispielsweise der Belichtungsbetrieb zunächst mit einem stellwegsgenerierenden Standardalgorithmus begonnen werden und während des Betriebs eine Anpassung eines Bestandsalgorithmusses an den verwendeten Abbildungsparamtersatzes erfolgen. Bei Fertigstellung des angepassten Optimierungsalgorithmus wird dieser dann in einer Belichtungspause vom Stellwegsermittler 44 übernommen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Projektionsbelichtungsanlage
- 12
- Belichtungsstrahlungsquelle
- 14
- Belichtungsstrahlung
- 16
- Beleuchtungsoptik
- 18
- Maske
- 20
- Maskenverschiebebühne
- 22
- Projektionsobjektiv
- 24
- Substrat
- 26
- Substratverschiebebühne
- E1, E2, E3, E4
- optische Elemente
- M1, M2, M3, M4
- Manipulatoren
- 27
- Kippachse
- 28
- Zentrale Steuerungseinrichtung
- 30
- Beleuchtungseinstellungsinformation
- 32
- Maskenauswahlinformation
- 40
- Manipulatorsteuerung
- 42
- Algorithmusgenerator
- 44
- Stellwegsermittler
- 45
- Stellweg
- 46
- Maskenstrukturinformation
- 48
- Datenbank
- 50
- Bestandsalgorithmus
- 52
- stellwegsgenerierender Optimierungsalgorithmus
- 54
- Aberrationsparametergeber
- 55
- Wellenfrontmesseinrichtung
- 56
- Speicher
- 58
- Simulationseinrichtung
- 60
- Drucksensor
- 62
- Strahlungsintensität
- 64
- Aberrationsparameter