JP6038971B2 - 調整機能を最適化した投影露光装置 - Google Patents
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Description
この1対のアルバレスプレートは、各例において各プレートの対向面上に非球面を有し、該非球面は、各プレートの互いに対する所定の相対的位置決めを行う際に、それらの光学的効果に関して相補的な関係にある。プレートの一方または両方を対物レンズの光軸に対して垂直に移動させたときに、これらのアルバレスプレートの光学的効果が定められる。
・対物レンズ組み立て中の初期調整、
・投影露光装置の動作の割り込みを必要とする修理調整、および
・投影露光装置の動作中の微調整。
・像収差の決定
・逆問題の解決
・マニピュレータの移動
1.上界のオーバーシュートとは無関係に、微調整を一定の時間サイクルで周期的に実行する。この場合は、時間サイクルを上記の時間サイクル、すなわち30000ms、または15000ms(長時間挙動)、または5000ms、または1000ms、または200ms、または20ms、または5ms、または1msに適応させることができる。この目的のために、上述の時間サイクルをタイマーによって事前定義する。
2.上界のうちの1つを超えたときに、オーバーシュートした上界を再びアンダーシュートするような手法でマニピュレータを駆動することができない状況が生じる恐れがある。その場合は、解を保証するために上界を緩和することができる。ここで、すべての上界は比例係数を利用して緩和することが好ましい。
既知である。これらの効果は個々のマニピュレータの感度としても定義される。静的感度、走査統合(scan-integrated)感度およびフェージング感度を区別するが、これらについては添付図面の説明の文脈で定義する。像収差bを共に調整する各マニピュレータの移動量xiを求める。すなわち、解が存在するならば、下記の問題をマニピュレータの作動距離xiに従って解決する必要がある。
(aij)を形成する。
(I)補正すべき像収差、すなわち右辺bの決定、
(II)1つまたは複数のマニピュレータの移動量xi、すなわち上記の行列(aij
)の逆行列の決定、および
(III)その結果得られるマニピュレータ自体の移動の実行。
・単一解とは、マニピュレータの様々な可制御性をもたらし、そのうちのいくつかは好ましい解である複数の可能な解のうちの1つである。例えば、最小数の可能なマニピュレータを駆動することが選好(preference)される可能性がある。別の選好は、調整が可能な限り迅速に達成できるように、駆動すべきマニピュレータの最大移動量を最小限に抑えることである。この場合、最大移動量は空間的に理解することも時間的に理解することも可能である。
・単一解とは、マニピュレータの駆動後に他の可能な解に起因する像収差分布よりも良好なリソグラフィ装置の性能をもたらす像収差分布を示し、したがってそのような解が選好される複数の可能な解のうちの1つである。
・単一解とは、像収差に安定的に依存する複数の解のうちの1つ、すなわちマニピュレータの設定確度に応じて、計算上のマニピュレータ移動量から常に少しずれることになる実際のマニピュレータ移動量が計算上の像収差レベルに匹敵する実際の像収差レベルを達成すると仮定し得る場合にそのような解が選好される解のうちの1つである。
・単一解とは、長期的に予測された像収差レベルを補正する移動方向に対応する方向へとマニピュレータを移動させる複数の解のうちの1つ、すなわち予想される方向にマニピュレータの移動量のばらつきがある場合にそのような解が選好される解のうちの1つである。
・物体視野を撮像する対物レンズと、
・前記対物レンズの少なくとも1つまたは複数の光学素子を操作する1つまたは複数のマニピュレータと、
・少なくとも1つまたは複数のマニピュレータを制御するための制御装置、
・前記対物レンズの少なくとも1つの像収差を決定する決定デバイスと、
・前記少なくとも1つの像収差および/または前記少なくとも1つまたは複数のマニピュレータの移動量に関する上界を含む、前記対物レンズの1つまたは複数の仕様に関する上界を収容したメモリとを備え、
・前記像収差のうちの1つが前記上界のうちの1つをオーバーシュートしたこと、および/または前記マニピュレータ移動量のうちの1つが前記上界のうちの1つをオーバーシュートしたことが判定されたときに、
・前記1つまたは複数のマニピュレータの制御により、
・遅くとも30000ms、または10000ms、または5000ms、または1000ms、または200ms、または20ms、または5ms、または1ms以内に
・前記上界のアンダーシュートを達成することができる
ことを特徴とする投影装置。
・物体視野を撮像する対物レンズと、
・前記対物レンズの少なくとも1つまたは複数の光学素子を操作する1つまたは複数のマニピュレータと、
・前記少なくとも1つまたは複数のマニピュレータを制御する制御ユニットとを備え、 前記制御ユニットは、
・前記少なくとも1つまたは複数のマニピュレータの移動量を逆問題を解くことによって決定する第1のデバイスを収容し、
・特に前記逆問題の数値的安定化のための第2のデバイスを収容し、
・前記数値的安定化は、特にSVD安定化および/または重みγによるチホノフ安定化、特にL曲線法、および/またはCG安定化および/または前処理である
ことを特徴とする投影装置。
・物体視野を撮像するための対物レンズと、
・前記対物レンズの少なくとも1つまたは複数の光学素子を操作する少なくとも1または複数のマニピュレータと、
・前記少なくとも1つまたは複数のマニピュレータを制御する制御ユニットと、
・前記少なくとも1つの像収差および/または前記少なくとも1つまたは複数のマニピュレータの移動量に関する上界を含む、前記対物レンズの1つまたは複数の仕様に関する上界を収容したメモリとを備え、
前記制御ユニットは、
・前記逆問題を最小化問題に変換する第3のデバイスを収容し、
・前記上界を前記最小化問題の境界条件に変換する第4のデバイスを収容し、
・特に線形計画法、とりわけシンプレックス法、および/または二次計画法、および/または準ニュートン法、および/またはCG法、および/または内点法、および/または有効制約法、および/またはシミュレーテッドアニーリング、および/または逐次二次計画法、および/または遺伝的アルゴリズム、および/またはルインアンドリクリエイト法(ruin and recreate method)を利用して、または上記のうちの2つまたは有限集合をトグルすることによって前記最小化問題を解く第5のデバイスを収容する
ことを特徴とする投影装置。
ことを特徴とする、定式化1、または定式化1および4に記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1〜5のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1〜6のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1〜7のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化8に記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1、または定式化1および4〜9のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする定式化1〜10のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1、または定式化1および4〜11のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1〜12のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化13に記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化13に記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化13〜15のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1〜16のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1、または定式化1および4〜17のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化18に記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1、または定式化1および4〜19のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1〜20のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化13に記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化22に記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化22または23に記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1、定式化1および4〜24のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化2、または定式化2および4〜25のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1、または定式化1および4〜26のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化2、定式化2および4〜27のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化2、または定式化2および4〜27のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化28に記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化2、または定式化2および4〜30のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化1、または定式化1および4〜31のいずれかに記載の投影装置。
ことを特徴とする、定式化32に記載の投影装置。
・合計n=5超、またはn=10超、またはn=20超、またはn=50超、またはn=100超、またはn=500超、またはn=1000超の自由度を有する1つまたは複数のマニピュレータと、
・前記1つまたは複数のマニピュレータを制御または調節する制御ユニットとを備え、 前記制御ユニットは前記1つまたは複数のマニピュレータの実時間制御、特に15000ms、または5000ms、または1000ms、または200ms、または20ms、または5ms、または1msの制御を保証する
ことを特徴とする、投影装置。
ことを特徴とする投影露光装置。
ことを特徴とする、定式化36に記載の方法。
ことを特徴とする、定式化36または37に記載の方法。
ことを特徴とする方法。
ことを特徴とする方法。
題Ax=bの解として決定する第1のデバイス134と、任意選択で逆問題の数値的安定化のための第2のデバイス135と、任意選択で逆問題を最小化問題に変換する第3のデバイス136と、任意選択でメモリ140からマニピュレータ仕様を最小化問題の境界条件に変換する第4のデバイス137と、任意選択で最小化問題を解く第5のデバイス138と、任意選択で逆問題と異なる解が存在する場合はそのような異なる解を選好する第6のデバイス139とを備える。この点については後でより詳細に観察する。
×7、3×13、5×13または7×13である。他の可能な形態の格子配置は、曲線視野プロファイルに従う偏菱形格子またはスポーク状格子である。これらの各格子形式の視野点は行列の形に配置することができる。
なわち理想的な球面形状からの偏差は、本願の文脈では、次式のとおりゼルニケ多項式Zlまたは好ましくは正規直交関数系に所定の次数nまで数値的に分解される。
よび焦点深度、ベストフォーカス、複数の視野点の統合に由来する他の像収差のような像収差が決定される。これらの像収差としては例えばrms(二乗平均平方根)が挙げられ、また例えばrmsspherical、rmscoma x、rmscoma y、r
mscoma、rmsast 90、rmsast 45、rmsast、rms3fo
il x、rms3foil y、rms3foilのようなグループ化rms、残差r
ms、フェージングも挙げられる。
中心rmszは次式によって与えられる。
この間隔をΔθ=15nmまたは10nmまたは5nmまたは1nmのように、十分に微細なステップサイズで等距離に細分する。例えば、i=1,...,13(x方向)、j=1,...,7(y方向)のときの各視野点pijおよび各ピッチθvに関して、まずx方向の一般に視野点依存および構造依存のオフセットΔxijが決定される。この構造オフセットΔxijは一般に直接測定することができ、そうでなければ一次因子および関連する波面測定値を利用して導出することができる。測定の代わりにシミュレーションを使用することができ、または測定とシミュレーションで構成されるハイブリッド法を使用することができる。
1)ゼルニケspec:specM、例えばZi(i≦6)のときは2.0nm、Zi(6<i≦36)のときは1.5nm。
RMS spec:specR、例えばrmsでは3.0nm、より詳細に指定したゼルニケ、例えばZi(i=5,...,49)に関するrmszでは1.0nm、残差rmsに関するrmsresでは2.0nm。
2)グループ化RMS spec:specG、例えばrmsast、rmscomaおよびrms3foilでは0.8nm。
3)フェージングspec:specF、例えば5.0nm(コアおよび周辺)。
4)OVL spec:例えばコアでは2.0nm、周辺では5.0nm。
5)ベストフォーカスspec:例えばコアでは20.0nm、周辺では50.0nm。
1.光軸の方向にレンズを変位させるマニピュレータの最大移動量:100マイクロメートル、
2.それ自体と直交するようにレンズを変位させるマニピュレータの最大移動量:20マイクロメートル、および
3.光軸と直交する軸の周りでレンズをチルトさせるマニピュレータの最大移動量:300マイクロラジアン。
4.最大温度変化:±0.65K。また、例えば−0.5K〜+0.75Kのようにゼロに対して対称でない最大温度変化も使用される。
5.最大電源入力:±150W/m2。また、例えば−120W/m2〜+200W/m2のようにゼロに対して対称でない最大電源入力も使用される。
使用される。上述のとおり、これらの像収差は決定された波面を利用して計算すること、測定することまたはシミュレートすることができる。
・マニピュレータがレンズを投影対物レンズの光軸に対して垂直方向に変位させる場合=1マイクロメートル
・マニピュレータがレンズを投影対物レンズの光軸の方向に変位させる場合=1マイクロメートル
・加熱マニピュレータの加熱領域毎の電力=1ワット/cm2
・レンズ素子を屈曲させる場合の圧力=1バール(100000パスカル)
・1対のアルバレスプレートの相対的変位=1ミリメートル
(i)反復法に事前誤差推定または事後誤差推定が存在する場合は、像収差がマニピュレータ移動量に均一且つ連続的に依存するため、近似解が使用できるかどうかを判定することができる。
(ii)逆問題の解および所定の基準に従って最適とされるマニピュレータ設定を次の調節間隔にシフトできるかどうかを検査する。この検査は、マニピュレータを近似解に従って移動させた場合に結果として得られる像収差を計算またはシミュレートすることによって行う。
(iii)(i)または(ii)が可能でない場合は、迅速収束法、例えばチホノフ正則化を利用して代替的な逆問題の解を生成する。この代替的な逆問題では、調整の少ない多面体を得るために移動範囲がクリティカルでないマニピュレータだけを考慮に入れる。
これらは例えば移動範囲が通常十分に大きい光学素子の変位である。
ラメータとする初期分布として、特にガウス分布が使用される。
像収差ベクトルbも走査統合像収差ベクトル
ータの自由度に対応する次元を有するベクトルである。x’は個々のマニピュレータの現時点の移動位置である。xは評価すべき通知移動量である。γ1は、マニピュレータの合計移動量xをマニピュレータの移動状態x’および移動方向と無関係に重み付けする際に使用する比例定数である。この比例定数は、マニピュレータの過度に高い合計移動量に課されるペナルティ(penalized)の程度を定義する。γ2は、移動量x’から移動量xを
得るのに必要な付加的移動量x−x’をその方向と無関係に重み付けする際に使用する比例定数である。この比例定数は、マニピュレータの瞬間的移動に課されるペナルティの程度を定義する。γ3はベクトルである。このベクトルの方向は、マニピュレータの合計移動量xが好ましくない方向を事前定義し、このベクトルの絶対値は、当該方向におけるマニピュレータの過度に高い合計移動量に課されるペナルティの程度を定義する。γ4はベクトルである。このベクトルの方向は、マニピュレータの付加的移動量x−x’が好ましくない方向を事前定義し、このベクトルの絶対値は、当該方向におけるマニピュレータの過度に高い付加的移動量に課されるペナルティの程度を定義する。
度の個々の範囲を記述する。以下で詳述する「内点法」も参照されたい。
(d)における行列Hの条件:3.8E12
(d’)における付帯条件全体の条件:3.2E5
開始状態では帰納法が付帯条件を満足するかどうかが判定される。そうでない場合は、付帯条件が満足されるまで付帯条件を弱める。調整多面体は言わば「膨張(inflated)」している。この膨張が可能となるのは、ゲンビツキー変数tを利用して仕様を指定することができること、すなわち付帯条件が満足されるようにtを緩和することができることによる。別法として、開始状態を生成するために、例えばより強い移動距離制約を伴うチホノフ正則化を使用することが可能である。別法として、非最適化状態を開始状態とすることも可能であり、その場合は最適値の近傍を達成するにあたってより高い反復数が必要となる。
次いで、状態xkがすべての付帯条件を満足すると仮定する。いくつかの付帯条件はほぼ正確に満足される。すなわち、小さい偏差ε、例えばε<1e−8の偏差は考慮せず、(d)において「=」が成り立つ。これらが有効制約となる。次いで、ユークリッドスカラー積に関する有効制約と直行する空間を形成し、前記空間において最小化問題(d’)を解く。こうして得られたマニピュレータの作動距離が許容範囲内に収まらない場合は、それらを許容範囲の縁で適切に切り落とし(trimmed)、それによりマニピュレータの作動距離に関して許容される状態xk+1が得られる。
・付帯条件(a)、(a’)、(a’’)、(a’’’)のない二次最適化:付帯条件がない故に、最適化すべき変数(例えばゼルニケSpec)の大部分が暗黙的にしか利用できず、マニピュレータ移動量に関する移動距離制約の違反が生じるリスクもある。
・線形計画法(b’)、(c’):二次最適化の項を考慮に入れることができない。
・二次計画法(d’):非線形付帯条件を考慮に入れることができない。最適なspec事前定義に関する質問が未解決となる。
1.線形および二次付帯条件下の二次最適化問題を二次計画法に返す。
2.可変および/または多変量specを利用して開始値の発見を単純化する。
3.二次計画法によるチホノフ正則化を実行する。
4.「有効制約法」を多変量specに適合させ、これを二次計画法に適用する。
1)ゼルニケspec(spec事前定義specAを有するベクトルによって特徴付けられる)。
2)決定(測定および/または(部分的に)外挿)された誤差(spec事前定義bを有するベクトルによって特徴付けられる)。
3)マニピュレータの最大移動量(spec事前定義specVを有するベクトルおよび現在の移動距離状態vbによって特徴付けられる)。ここでは、(例えば熱および温度の付帯条件がある場合に)行列Vを利用して作動距離から実際の最大移動量を計算すべき事態が発生する可能性がある。
4)リソグラフィシステム変数、例えばオーバーレイやベストフォーカス等(行列Lおよびspec事前定義specLを有するベクトルによって特徴付けられる)。
5)更なる線形最適化付帯条件(行列Mおよびspec事前定義specMを有するベクトルによって特徴付けられる)。
6)フェージングspec(spec事前定義specFを有する正定値エルミート行列Fによって特徴付けられる)。
7)RMS spec(spec事前定義specRを有する正定値エルミート行列Rによって特徴付けられる)。
8)グループ化RMS spec(spec事前定義specGを有する正定値エルミート行列Gによって特徴付けられる)。
9)更なる二次最適化付帯条件(行列Qおよびspec事前定義specQを有するベクトルによって特徴付けられる)。
る。重み行列WTikhは、タイプが同一である異なる自由度に同一の重み付けをするこ
とによって生成されることが好ましい。最小化問題は上記の付帯条件を維持しながら下記のように書ける。
問題は
1.緩慢なマニピュレータの使用すべき最大移動量が該マニピュレータの最大可能移動量に対応するように、像収差プロファイルの予想される不連続点間における該マニピュレータの移動量を100%に達しない平均値で指定する。この場合、最大可能移動量の有利な値は、80%または50%または20%または10%である。
2.緩慢なマニピュレータに関する将来の予想移動距離およびその将来の方向を予測モデルを利用して決定し、仕様を例えば50%、または20%、または15%、または10%、または5%、または2%、または1%増加させることにより、現在の像収差レベルの短期的低下(short-term impairment)の許容範囲を提供し、緩慢なマニピュレータを仕様の減少によって可能になった距離だけその将来の方向に移動させる。この場合、「短期的(short-term)」とは未来に向かう時間間隔であって、例えば60000msまたは20000msまたは10000msまたは5000msまたは1000msまたは200msまたは20msに及ぶ時間間隔を意味するものと理解されたい。この時間間隔内に仕様の減少を予測モデルによって保証する必要がある。この場合、緩慢なマニピュレータの将来の方向への移動は通常、より緩慢でないマニピュレータの移動によって達成される。ここで、未来に向かう時間間隔に関連する仕様の増加割合と、保証する必要がある時間間隔との間の特に有利な組合せは、(50%、60000ms)(20%、20000ms)(15%、10000ms)(10%、5000ms)(2%、1000ms)(2%、200ms)(1%、20ms)である。
・「Z」は、対物レンズの光軸の方向の変位(1つの自由度)として理解され、
・「XY」は、対物レンズの光軸に対して垂直方向の変位(2つの自由度)として理解され、
・「XYZチルト」は、対物レンズの光軸の方向の変位、対物レンズの光軸に対して垂直方向の変位、および対物レンズの光軸に対して垂直な2つの軸の周りのチルト(5つの自由度)として理解され、
・「交換/非球面化」は、一般にそのようないくつかの基底関数から計算される自由曲面が非球面化に使用されるため、36または49または100以上の自由度である。また、これらの機能は組み合わせることもできる。例えば1対のアルバレスプレートを交換可能に構成した場合がこれに該当し、その場合は2つの非球面化平面プレートを相対的に変位させる。この点については、欧州特許出願公開第851304A2号公報も参照されたい。
上記の自由度の数は平方数に従うとともに、波面変形を記述するのに適するだけでなく非球面を記述するのにも適したゼルニケ多項式の正規直交系に従う。ゼルニケ多項式に加えて、スプラインまたはウェーブレットも非球面を記述するのに使用され、これらは様々な数の自由度をもたらす。
初期調整では、ここで例示しない手法で、この非球面化は平面プレートの片面または両面の光学活性表面だけでなく、いくつかの光学素子、好ましくはレンズまたは鏡の片面または両面の光学活性表面上で発生する。
・「加熱/冷却」は、加熱および/または冷却のために使用する場所の数に応じたp=nxmの自由度と解釈することができる。通常は、n=4=m、n=7=m、n=10=m、n=15=mまたはn=20=mを使用する。
・「変形」とは、光学素子、この場合は特に鏡の形状の変化を起こすような力および/またはトルクの印加として理解されたい。変形を起こすべき光学素子は一般にそれ自体の形状がゼルニケ多項式にならうので、ここでは36または49または100の自由度が利用可能となる。
(i)マニピュレータ移動量を逆問題の解によって決定するステップ
(ii)逆問題の解に従って決定された新しい移動量までマニピュレータを移動させるステップ
Claims (1)
- マイクロリソグラフィ用の投影装置であり、
物体視野を撮像する対物レンズと、
前記対物レンズの少なくとも1つまたは複数の光学素子を操作する少なくとも1つまたは複数のマニピュレータと、
前記少なくとも1つまたは複数のマニピュレータを制御する制御ユニットとを備え、
前記制御ユニットは、
前記少なくとも1つまたは複数のマニピュレータの移動量を逆問題を解くことによって決定する第1のデバイスを収容し、
前記逆問題の数値的安定化のための第2のデバイスを収容し、
前記数値的安定化は、
SVD分解、および/またはL曲線法を用いて決定した重みγによるチホノフ正則化、および/またはCG法である
ことを特徴とする、投影装置。
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