DE102006059823A1 - Method for loading case aberration measurement of optical system, involves providing multi-channel measuring device for parallel production of aberration indicative measuring values for multiple field points - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems sowie auf ein zugehöriges Verfahren zur Justage eines optischen Systems, wobei es sich bei dem optischen System insbesondere um ein Mikrolithographie-Projektionsobjektiv handeln kann.The The invention relates to a method and a device for Load case aberration measurement of an optical system and on a related one Method for adjusting an optical system, wherein the optical system in particular to act a microlithography projection lens can.
In der Mikrolithographie zur Halbleiterwaferstrukturierung durch Projektionsbelichtung als einem wichtigen Anwendungsgebiet der Erfindung wird die Erzeugung immer feinerer Strukturen zur weiteren Steigerung der Integrationsdichte von damit erzeugten integrierten Schaltkreisen gefordert. Dies bringt die Verwendung von immer kürzeren Belichtungswellenlängen und höheren Strahlungsleistungen der verwendeten Laserlichtquellen mit sich. Damit steigt auch die Anforderung hinsichtlich Abbildungsqualität des zugehörigen Belichtungssystems, d. h. des Beleuchtungssystems und insbesondere des Projektionsobjektivs, was sich in abnehmenden Aberrationsspezifikationen, d. h. Vorgaben maximal zuge lassener Aberrationen, insbesondere des Projektionsobjektivs manifestiert.In microlithography for semiconductor wafer patterning by projection exposure as an important field of application of the invention is the generation ever finer structures to further increase the density of integration demanded by thus generated integrated circuits. This brings the Use of ever shorter Exposure wavelengths and higher Radiation powers of the laser light sources used with it. This also increases the requirement for imaging quality of the associated exposure system, d. H. the illumination system and in particular the projection objective, resulting in decreasing aberration specifications, d. H. Requirements maximum allowable aberrations, especially the projection lens manifests.
Herkömmlicherweise erfolgt die Justage und Abnahme von Mikrolithographie-Belichtungssystemen und insbesondere des Projektionsobjektivs anhand von Messungen, die am betreffenden optischen System unter Verwendung einer Messvorrichtung und einer Messstrahlung vorgenommen werden, welche keinen Bezug zu dem geplanten, späteren Einsatz des optischen Systems haben. Insbesondere ist die Strahlungsbelastung des optischen Systems, d. h. die Strahlungsintensität, mit der das optische. System beaufschlagt wird, während der Messvorgänge zur Gewinnung von Messwerten, aus denen sich das Aberrationsverhalten des optischen Systems ermitteln lässt, traditionell weit geringer als im späteren Betriebseinsatz. Aufgrund der geforderten hohen Abbildungsqualität kommen entsprechend hochpräzise Wellenfrontmesstechniken zum Einsatz, insbesondere hochgenaue Moiré-Messtechniken und interferometrische Messtechniken wie laterale Scherinterferometrie und Punktbeugungsinterferometrie, wozu für weitere Details auf diesbezügliche frühere Patentanmeldungen der Anmelderin verwiesen werden kann.traditionally, the adjustment and removal of microlithography exposure systems takes place and in particular the projection lens based on measurements, the relevant optical system using a measuring device and a measuring radiation are made, which has no relation to the planned, later Use of the optical system. In particular, the radiation load of the optical system, d. H. the radiation intensity with which the optical. System is applied during the measuring operations to Obtaining measured values that make up the aberration behavior of the optical system, traditionally much lower as in later operational use. Due to the required high imaging quality correspondingly high-precision wavefront measurement techniques come used, in particular high-precision moire measuring techniques and interferometric Measurement techniques such as lateral shear interferometry and point diffraction interferometry, what for more Details on this earlier Patent applications of the applicant can be referenced.
Die meisten Komponenten eines optischen Systems, wie z. B. Linsen, zeigen bekanntermaßen ein strahlungsaufheizabhängiges Aberrationsverhalten, d. h. ihre Aberrationen können sich durch Aufheizung aufgrund der einwirkenden Strahlungsbelastung ändern. Bei modernen Mikrolithographie-Projektionsobjektiven ist inzwischen ein Punkt erreicht, bei dem nicht mehr immer gewährleistet ist, dass das Belichtungssystem und insbesondere das Projektionsobjektiv unter der Strahlungsbelastung im Einsatzfall die Aberrationsspezifikation einhält, auf die es am Ende des Herstellungsprozesses justiert worden ist, wenn diese Justage auf Basis des genannten herkömmlichen „Kaltfalls" vorgenommen wurde, bei dem die Strahlungsbelastung während der Aberrationsmessungen viel geringer als im späteren Einsatzfall ist.The Most components of an optical system, such. As lenses show a known one strahlungsaufheizabhängiges Aberration behavior, d. H. their aberrations can be increased by heating up change due to the applied radiation load. In modern microlithography projection lenses meanwhile, a point has been reached where it is no longer always guaranteed is that the exposure system and in particular the projection lens under the radiation load in the case of application, the aberration specification comply, to which it has been adjusted at the end of the manufacturing process, if this adjustment was made on the basis of the aforementioned conventional "cold case", in which the radiation exposure while the Aberrationsmessungen is much lower than in the later application.
Die
Offenlegungsschrift
In
der Offenlegungsschrift
Die Justage eines optischen Systems, d. h. das gegenseitige Einrichten bzw. Justieren seiner optischen Komponenten zur Erfüllung einer vorgegebenen Spezifikation insbesondere hinsichtlich des Aberrationsverhaltens, erfolgte früher häufig auf der Basis subjektiver Beobachtungen des Messpersonals. Diese Methode stößt bei der geforderten hohen Abbildungsqualität in der Mikrolithographie an ihre Grenzen und macht objektivierte und damit auch besser reproduzierbare Vorgehensweisen wünschenswert. Es sind daher bereits verschiedentlich automatisierte Justageprozesse vorgeschlagen worden, die auf einem Satz von vorzugsweise orthogonalen Basisfunktionen, wie Zernike-Polynome, zur Beschreibung gemessener Aberrationen basieren und geeignete Justage berechnungen zur Minimierung der Aberrationen umfassen. Hierzu sei die nicht vorveröffentlichte US-Patentanmeldung Nr. 11/238.841 der Anmelderin, deren Inhalt hiermit zur Vermeidung von Wiederholungen durch Verweis vollständig in die vorliegende Anmeldung speziell hinsichtlich derartiger Justagevorgänge aufgenommen wird, und der dort zitierte Stand der Technik erwähnt.The Adjustment of an optical system, d. H. the mutual setup or adjusting its optical components to fulfill a specified specification, in particular with regard to the aberration behavior, took place earlier often on the basis of subjective observations of the measuring staff. These Method encounters the demanded high imaging quality in microlithography to their limits and makes objectified and therefore more reproducible Approaches desirable. There are therefore already various automated adjustment processes have been proposed on a set of preferably orthogonal Basic functions, such as Zernike polynomials, for describing measured ones Aberrations are based and appropriate adjustment calculations to minimize of aberrations. This is not the previously published Applicant's US Patent Application No. 11 / 238,841, the contents of which are hereby incorporated by reference to avoid repetition by reference completely in the present application specifically incorporated with respect to such adjustment operations , and the prior art cited therein.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Lastfall-Aberrationsvermessung und eines entsprechenden Justageverfahrens zugrunde, mit denen sich optische Systeme und insbesondere Mikrolithographie-Projektionsobjektive in gegenüber dem oben erwähnten Stand der Technik verbesserter Weise vermessen und justieren lassen, insbesondere unter Berücksichtigung des Lens-heating-Effektes.Of the Invention is the technical problem of providing a Method and apparatus for load case aberration measurement and a corresponding adjustment procedure with which optical systems and in particular microlithography projection objectives in front of the mentioned above Improved measurement and adjustment of the state of the art especially considering of the lens heating effect.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Lastfall-Aberrationsvermessungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 2 oder 5, einer Lastfall-Aberrationsvermessungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11, 12 oder 13 und eines Justageverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The Invention solves this problem by providing a load-case aberration survey method with the features of claim 1, 2 or 5, a load case aberration measuring device with the features of claim 11, 12 or 13 and an adjustment method with the features of claim 15. Advantageous developments The invention are specified in the subclaims.
Das Verfahren nach Anspruch 1 ermöglicht in effizienter Weise eine mehrkanalige Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems unter Erzielung entsprechend kurzer Messzeiten und Berücksichtigung des Lens-heating-Effektes. Dazu wird eine geeignete Mehrkanal-Messvorrichtung bereitgestellt, und vor Beginn der Vermessung wird ein vorgebbarer Lastfall des optischen Systems eingestellt, welcher in der Strahlungsaufheizbelastung des optischen Systems einem typischen vorgebbaren, geplanten Einsatzfall entspricht. Die von diesem eingestellten Lastfall bewirkte Strahlungsaufheizbelastung des optischen Systems ist somit innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereichs gleich der Strahlungsaufheizbelastung, wie sie das optische System in einem typischen Betriebseinsatz erfährt, im Fall eines Mikrolithographie-Belichtungssystems z. B. im Einsatz zur Halbleiterwaferstrukturierung.The The method of claim 1 allows in efficiently a multi-channel load case aberration measurement of an optical system while achieving correspondingly short measuring times and consideration of the lens heating effect. For this purpose, a suitable multi-channel measuring device is provided, and before the beginning of the survey is a predeterminable load case of optical system, which is in the radiation heating load of the optical system a typical predetermined, planned application equivalent. The set by this load case caused Strahlungsaufheizbelastung the The optical system is thus within a predefinable tolerance range equal to the radiation heating load, as the optical system in a typical operational mission, in the case of a microlithography exposure system z. B. in use for semiconductor wafer structuring.
Während der Einstellung des Lastfalls bleibt ein strahlungssensitives Messsensorelement der Messvorrichtung ausgeblendet, d. h. die zur Nachbildung des Lastfalls das optische System beaufschlagende Strahlung trifft nicht auf das Messsensorelement. Nach Erreichen des dem Einsatzfall nachgebildeten Lastfalls erfolgt der mehrkanalige Messvorgang parallel für mehrere bis hin zu allen betrachteten Feldpunkten, wozu das Messsensorelement zugehörige Messstrahlung empfängt. Der Messvorgang kann insbesondere eine Wellenfrontvermessung z. B. unter Verwendung einer hierfür an sich bekannten interferometrischen Messtechnik umfassen, z. B. eine laterale Scherinterferometrietechnik mit mehreren Messzyklen bei unterschiedlichen Phasenverschiebungen zwischen Referenz- und Bildwellenfront. Dabei wird der Lastfall während des Messvorgangs aufrechterhalten. Anschließend wird das Messsensorelement wieder von einfallender Strahlung abgeschirmt, und es schließt sich ein Auswerten der aufgenommenen, aus dem Messsensorelement ausgelesenen Messwerte an, um basierend darauf Aberrationen des optischen Systems für den eingestellten Lastfall zu bestimmen.During the Setting the load case remains a radiation-sensitive measuring sensor element the measuring device hidden, d. H. the replica of the If necessary, the optical system impinging radiation does not apply on the measuring sensor element. After reaching the application modeled If necessary, the multichannel measuring process takes place in parallel for several up to all considered field points, including the measuring sensor element associated Measuring radiation receives. The measuring process can in particular be a wavefront measurement z. B. using a for this comprise per se known interferometric measurement technique, z. B. a lateral shear interferometry technique with multiple measurement cycles at different phase shifts between reference and Image wavefront. The load case is maintained during the measuring process. Subsequently the measuring sensor element is again shielded from incident radiation, and it closes an evaluation of the recorded, read from the measuring sensor element Measurements to based on aberrations of the optical system for the determined load case.
Das Verfahren nach Anspruch 2 ermöglicht gleichfalls in effizienter Weise eine mehrkanalige Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems unter Erzielung kurzer Messzeiten und Berücksichtigung des Lens-heating-Effektes. Bei diesem Verfahren wird keine Einrichtung zum steuerbaren Ausblenden des Messsensorelements vor einfallender Strahlung benötigt. Statt dessen erfolgt die Messwertaufnahme unter Einsatz einer hochdynamischen Bildaufnahmekamera, wie sie sich beispielsweise unter dem Handelsnamen HDRC®-CCTV-Kamera auf dem Markt befindet. Eine derartige Kamera besitzt beispielsweise eine Dy namik in der Größenordnung von 120 dB, eine elektrische Taktung von 8 MHz und eine Pixelzugriffszeit von 125 ns. Damit braucht das in einer solchen Kamera integrierte Messsensorelement zwischen je zwei Messvorgängen nicht durch eine zusätzliche Einrichtung steuerbar vor einfallender Strahlung ausgeblendet werden. Im Übrigen weist dieses Verfahren die gleichen Eigenschaften und Vorteile auf wie oben zum Verfahren nach Anspruch 1 erläutert.The method of claim 2 also efficiently enables multichannel load-case aberration measurement of an optical system while achieving short measurement times and taking into account the lens-heating effect. In this method, no means is required for controllably blanking the measuring sensor element from incident radiation. Instead, the measured value is recorded using a highly dynamic imaging camera, as it is, for example, under the trade name HDRC ® CCTV camera on the market. Such a camera has, for example, a dy namic in the order of 120 dB, an electrical clock of 8 MHz and a pixel access time of 125 ns. So that needs integrated in such a camera Measuring sensor element between each two measuring operations can not be hidden by an additional device controllable from incident radiation. Incidentally, this method has the same properties and advantages as explained above for the method according to claim 1.
Das Verfahren nach Anspruch 5 ermöglicht speziell die Bestimmung eines Abklingverhaltens von Lastfall-Aberrationen und/oder eine rückextrapolierte Bestimmung der vollen Lastfall-Aberrationen selbst, indem zunächst ein Lastfall eingestellt wird, der in seiner Strahlungsaufheizbelastung für das optische System einem typischen Einsatzfall nachgebildet ist, und anschließend auf einen Messzustand mit geringerer Messstrahlungsbelastung des optischen Systems umgestellt und eine Mehrzahl von sequentiellen Messvorgängen durchgeführt wird. Die so gewonnenen Messwerte werden unter Verwendung eines Satzes von geeigneten Aberrationsfunktionen, z. B. von Zernike-Polynomen, ausgewertet, um das gesuchte Abklingverhalten der Lastfall-Aberrationen und/oder die Lastfall-Aberrationen selbst zu ermitteln, Letzteres durch Rückextrapolation des Abklingverhaltens auf den Anfangszeitpunkt, d. h. den Zeitpunkt des Endes des eingestellten Lastfalls beim Umstellen auf den Messzustand. Vorzugsweise erfolgt die Lastfall-Aberrationsvermessung auch bei dieser Verfahrensvariante mehrkanalig, d. h. parallel bzw. gleichzeitig für mehrere bis hin zu allen betrachteten Feldpunkten.The Method according to claim 5 allows specifically the determination of a decay behavior of load case aberrations and / or a back-extrapolated determination the full load case aberrations itself, by first a Load case is set, which in its radiation heating load for the optical system is modeled on a typical application, and subsequently to a measuring state with a lower measuring radiation load of the converted optical system and a plurality of sequential measuring operations is performed. The measured values thus obtained are calculated using a sentence of suitable aberration functions, e.g. From Zernike polynomials, evaluated to the sought decay behavior of the load case aberrations and / or to determine the load-case aberrations themselves, the latter by back extrapolation the decay behavior to the beginning time, d. H. the time the end of the set load case when switching to the measuring state. Preferably, the load case aberration measurement also takes place at this process variant multi-channel, d. H. parallel or simultaneously for many to all considered field points.
In Ausgestaltung der Erfindung wird korrespondierend zu einem Messretikel mit einem Array von Messstruktureinheiten eine Bildgittermaske mit einem entsprechenden Array von Bildgitterstruktureinheiten verwendet. Dies ermöglicht mehrkanalige Wellenfrontvermessungen des optischen Systems mit gleichzeitiger Gewinnung von aberrationsindikativen Messwerten für mehrere oder alle betrachteten Feldpunkte beispielsweise mittels lateraler Scherinterferometrie. Vorzugsweise ist die Bildgittermaske im Bereich außerhalb der Bildgitterstruktureinheiten nichttransparent ausgeführt. Vorteilhaft kann den Messstruktureinheiten individuell je ein korrespondierender Streuscheibenbereich vorgeschaltet sein.In Embodiment of the invention is corresponding to a measuring reticle with an array of measurement units an image grid mask with a appropriate array of Bildgitterstruktureinheiten used. this makes possible multi-channel wavefront measurements of the optical system with simultaneous Obtaining Aberration-Indicative Measurements for Several or all the field points considered, for example by means of lateral Shearing interferometry. Preferably, the image grid mask is in the range outside the Bildgitterstruktureinheiten non-transparent executed. Advantageous can individually assign a corresponding one to the measurement structure units Diffuser area be upstream.
In einer Weiterbildung der Erfindung beinhaltet das Einstellen des Lastfalls ein Einstellen eines entsprechenden Lastfall-Beleuchtungssettings, das auf ein Beleuchtungssetting für den Messvorgang umgeschaltet wird, wenn nach Erreichen des Lastfalls mit dem Messvorgang begonnen wird. Wenn die Relaxation der Strahlungsaufheizwirkung ausreichend langsam ist, ändert sich das Aberrationsverhalten des vermessenen optischen Systems im Zeitraum zwischen dem Ende des aktivierten Lastfall-Beleuchtungssettings und dem Beginn des Messvorgangs nicht signifikant. Alternativ kann das Beleuchtungssetting unverändert gelassen werden.In a development of the invention includes adjusting the If necessary, setting a corresponding load case lighting setting, which switched to a lighting setting for the measurement process when the measuring process is started after the load has been reached becomes. When the relaxation of the radiation heating effect is sufficient is slow, changes the aberration behavior of the measured optical system in the period between the end of the activated load case lighting setting and the beginning of the measurement process is not significant. Alternatively, you can the lighting setting unchanged to be left.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer Wellenfrontvermessungstechnik durchgeführt und/oder zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs verwendet.Preferably becomes the method according to the invention performed using a wavefront measurement technique and / or for load case aberration measurement of a microlithography projection objective used.
Die erfindungsgemäßen Messvorrichtungen eignen sich insbesondere zur Durchführung der erfindungsgemäßen Lastfall-Aberrationsvermessungsverfahren.The Measuring devices according to the invention are suitable especially for implementation the load case aberration surveying method according to the invention.
Bei der Messvorrichtung nach Anspruch 11 ist dazu speziell ein Messretikel vorgesehen, das ein Array von Messstruktureinheiten mit je einem vorgeschalteten Streuscheibenbereich sowie eine Lastfall-Struktur zur Nachbildung einer Einsatzfall-Strahlungsaufheiz-belastung des optischen Systems aufweist, wobei die Lastfall-Struktur in Bereichen zwischen den Messstruktureinheiten vorgesehen ist.at The measuring device according to claim 11 is specifically a measuring reticle for this purpose provided an array of measuring units each with one upstream lens area and a load case structure to simulate an application case radiation heating load of optical system, wherein the load case structure in areas is provided between the measuring structural units.
Bei der Messvorrichtung nach Anspruch 12 ist speziell eine dem Messsensorelement vorgeschaltete, ansteuerbare Verschlussblende vorgesehen, die von einer geeignet eingerichteten Steuereinheit angesteuert wird, so dass das Messsensorelement durch die Verschlussblende während des Einstellens des Lastfalls von einfallender Strahlung abgeschirmt bleibt, während es beim Messvorgang die auszuwertende Messstrahlung empfangen kann.at The measuring device according to claim 12 is specifically a measuring sensor element upstream, controllable shutter provided by a suitably established control unit is activated, so that the measuring sensor element through the shutter during the Setting the load case shielded from incident radiation stays while it can receive the measurement radiation to be evaluated during the measurement process.
Bei der Messvorrichtung nach Anspruch 13 ist speziell für den Detektionsteil eine Bildaufnahmekamera hoher Dynamik vorgesehen, so dass mit dieser Messvorrichtung insbesondere die mehrkanalige Lastfall-Aberrationsvermessung nach Anspruch 2 durchgeführt werden kann.at The measuring device according to claim 13 is especially for the detection part provided a high dynamic range imaging camera, so that with this Measuring device, in particular the multi-channel load case aberration measurement carried out according to claim 2 can be.
Beim erfindungsgemäßen Justageverfahren wird das optische System in einem Lastfall hinsichtlich Aberrationen vermessen, der bezüglich Strahlungsaufheizbelastung einem vorgebbaren typischen Einsatzfall des optischen Systems nachgebildet ist. Die bei dieser Vermessung ermittelten Aberrationen beinhalten folglich bereits den strahlungsaufheizbedingten Beitrag, so dass das optische System unter Berücksichtigung dieses Aberrationsbeitrags justiert wird, um eine entsprechend vorgegebene Aberrationsspezifikation zu erfüllen. Dies vermeidet, dass das optische System im späteren Betriebseinsatz die für die Herstellung einschließlich Justage vorgegebene Aberrationsspezifikation aufgrund strahlungsaufheizbedingter Änderungen der Aberrationen nicht mehr einhält.At the Inventive adjustment method is the optical system in a load case with respect to aberrations measure, the re Radiation heating load a predetermined typical application the optical system is modeled. The at this survey determined aberrations thus already include the radiation heating caused Contribution, allowing the optical system taking into account this aberration contribution is adjusted to an appropriately specified aberration specification to fulfill. This avoids that the optical system in the later operational use that for the production including Adjustment given aberration specification due to radiation heating induced changes which no longer complies with aberrations.
In Weiterbildung dieses Justageverfahrens können mehrere typische Einsatzfälle mit unterschiedlicher Strahlungsbelastung und zugehörige Aberrationsspezifikationen vorgegeben werden, um das optische System in der Justage auf diese mehreren Einsätzfälle hin zu optimieren.In Further development of this adjustment method can involve several typical applications different radiation exposure and associated aberration specifications be specified to the optical system in the adjustment to this several Einsätzfälle out to optimize.
In Ausgestaltung des Justageverfahrens beinhaltet das Einstellen des optischen Systems im Justageprozess die Bereitstellung eines aus tauschbar in das optische System einfügbaren Korrekturelementes für den jeweils vorgegebenen Einsatzfall, das hinsichtlich Minimierung einer Abweichung der für den zugehörigen Lastfall gemessenen Aberrationen von der vorgegebenen Aberrationsspezifikation erzeugt wird.In Design of the adjustment method includes setting the optical system in the adjustment process, providing an interchangeable insertable into the optical system Correction element for the respective predetermined application case, with regard to minimization a deviation of the for the associated Load case measured aberrations of the given aberration specification is produced.
In einer Weiterbildung umfasst der Justageprozess des erfindungsgemäßen Justageverfahrens eine Kalt-Justage, die vor der Lastfall-Justage ausgeführt wird, d. h. vor der Endjustage, bei welcher die strahlungsaufheizbedingten, im dazu eingestellten Lastfall gemessenen Aberrationen berücksichtigt bzw. bestmöglichst kompensiert werden. Die Kalt-Justage umfasst einen Justagevorgang an sich herkömmlicher Art, bei dem das optische System unter weit geringerer Strahlungsaufheizbelastung als im typischen späteren Einsatzfall vermessen und justiert wird, um die Aberrationen ohne den strahlungsaufheizbedingten Beitrag, der sich erst im Einsatzfall ergibt, so weit wie möglich zu korrigieren bzw. minimieren. Dies kann je nach Bedarf eine Verringerung der Aberrationen bis zum Erfüllen der vorgegebenen Aberrationsspezifikation in diesem Kaltfall oder wenigstens eine größtmögliche Aberrationsreduktion in Richtung der vorgegebenen Aberrationsspezifikation umfassen.In In a development, the adjustment process of the adjustment method according to the invention comprises a Cold Calibration Running Before Load Case Adjustment d. H. before the final adjustment, in which the radiation heating caused, considered in the set load case measured aberrations or best possible be compensated. The cold adjustment includes an adjustment process in itself more conventional Kind, in which the optical system under much lower radiation heating load as in the typical later Use case measured and adjusted to the aberrations without the radiation heating-related contribution, which is only in the case of application yields as much as possible to correct or minimize. This can be a reduction as needed the aberrations to fulfillment the given aberration specification in this cold case or at least the largest possible aberration reduction in the direction of the given aberration specification.
Die Erfindung ist insbesondere zur Justage von Mikrolithographie-Projektionsobjektiven einsetzbar, wobei die Vermessung insbesondere durch eine Wellenfrontvermessung, wie eine laterale Scherinterferometrietechnik, eine Punktbeugungsinterferometrietechnik oder eine Moiré-Messtechnik, erfolgen kann.The Invention is particularly for the adjustment of microlithography projection lenses can be used, wherein the measurement in particular by a wavefront measurement, like a lateral shear interferometry technique, a point diffraction interferometry technique or a moiré measuring technique, can be done.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:advantageous embodiments The invention is illustrated in the drawings and will be described below described. Hereby show:
Die
hier interessierenden Komponenten einer typischen Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
sind schematisch in
Im
Justageprozess werden die von der Auswerteeinheit
Es
versteht sich, dass die in
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, Aberrationsbeiträge, die durch Strahlungsaufheizung der optischen Systemkomponenten bedingt sind, d. h. den Lens-heating-Effekt, bereits beim Justieren des Projektionsobjektivs zu berücksichtigen und dadurch zu vermeiden, dass das Projektionsobjektiv eine vorgegebene Aberrationsspezifikation zwar noch zum Ende seiner Herstellung während der Justage und Abnahme erfüllt, aber nicht mehr im anschließenden tatsächlichen Betriebseinsatz. Dazu erfolgt die Vermessung bereits im Justagestadium unter den typischen Lastbedingungen des späteren Betriebseinsatzes. Für schnelle und ökonomische Vermessungs-/Justageprozesse ist dazu die Verwendung eines parallelen Messverfahrens von Vorteil, bei dem für mehrere und vorzugsweise alle betrachteten Feldpunkte die aberrationsindikativen Messwerte gleichzeitig aufgenommen werden.According to the invention, it is provided aberration contributions, caused by radiation heating of the optical system components are, d. H. the lens heating effect, already while adjusting the Projection lens to be considered and thereby to avoid that the projection lens a predetermined Aberration specification still at the end of its production during the Adjustment and acceptance fulfilled, but not in the subsequent actual Operational use. For this purpose, the measurement is already carried out in the adjustment stage under the typical load conditions of the later operational use. For fast and economic Surveying / adjustment processes is to use a parallel Measuring method of advantage, in which for several and preferably All considered field points simultaneously display the aberration-indicative measured values be recorded.
Mit
anderen Worten ist die Lastfall-Struktur
Demgemäß wird bei
der Vermessung auch derjenige Aberrationsbeitrag erfasst, der auf
die Strahlungsaufheizung der optischen Systemkomponenten zurückgeht.
Die Streuscheibenbereiche
Der
Auswerterechner
Mit
den vorstehend erwähnten
Messvorrichtungskomponenten lässt
sich eine Lastfall-Aberrationsvermessung des Projektionsobjektivs
Eine
gleichartige mehrkanalige Lastfall-Aberrationsvermessung lässt sich
auch mit einer modifizierten Mehrkanal-Messvorrichtung durchführen, die
sich von derjenigen der
Vorstehend wurden Vermessungsimplementierungen beschrieben, bei welchen der Messvorgang während kontinuierlich aufrechterhaltener Lastfall-Strahlungseinwirkung durchgeführt wird. Alternativ umfasst die Erfindung eine zeitnahe Aberrationsvermessung direkt im Anschluss an den zuvor eingestellten Lastfall bzw. Lens-heating-Zustand.above Surveying implementations were described in which the Measuring process during continuously sustained load radiation exposure carried out becomes. Alternatively, the invention comprises a timely aberration measurement directly after the previously set load case or lens-heating state.
Eine
diesbezügliche
Lastfall-Aberrationsvermessung lässt
sich z. B. mit einem wiederum durch das Ablaufdiagramm von
Sobald der stationäre, strahlungsaufgeheizte Lastfall erreicht ist, kann auf den Messvorgang umgeschaltet werden. Dazu werden insbesondere die Retikel- und Detektorkomponenten in ihre entsprechende Messposition gebracht, wofür eine gewisse Zeitdauer von z. B. 1 min erforderlich ist. Um zeitnahe Messungen durchführen und damit die aufheizbedingten Aberrationsbeiträge noch erfassen zu können, wird die Messzeit pro Komplettmessung ausreichend kurz gehalten, wozu insbesondere bevorzugt ist, ein mehrkanaliges, paralleles Messverfahren einzusetzen und die Messdatenaufnahme einschließlich Messdatenspeicherung von der Messdatenauswertung zeitlich zu trennen.As soon as the stationary, radiation-heated load case has been reached, it is possible to switch over to the measuring process. For this purpose, in particular the reticle and detector components are brought into their corresponding measuring position, for which a certain Duration of z. B. 1 min is required. In order to carry out timely measurements and thus still be able to record the heating-related aberration contributions, the measurement time per complete measurement is kept sufficiently short, for which particular preference is given to using a multi-channel, parallel measurement method and to separate the measurement data acquisition including measurement data storage from the measurement data evaluation.
Nach Erreichen der Messposition werden dann Komplettmessungen, d. h. im Fall von lateraler Scherinterferometrie je ein Satz von Messzyklen in phasenverschobenen Stellungen, in vorgebbaren Zeitabständen durchgeführt, z. B. in Abständen von ca. 1 min. Anschließend werden die Messresultate der Komplettmessungen ausgewertet. Dazu werden die in ihrem Zeitablauf ermittelten Aberrationen durch einen geeigneten Satz vorzugsweise orthogonaler Basisfunktionen beschrieben, z. B. mittels der hierfür gebräuchlichen Zernike-Polynome. Für eine reine Untersuchung von Lens-heating-Effekten können die so gewonnenen Zernike-Feldverteilungen hinsichtlich Lens-Heating analysiert und daraus beispielsweise zugehörige Abklingzeiten der entsprechenden Aberrationen ermittelt werden. Für Abnahme- und Justage-Messungen kann aus den gewonnenen Informationen über den Zeitverlauf der Aberrationen nach Deaktivieren der Lastfall-Strahlungsaufheizung auf die im Lastfall tatsächlich vorhandenen Aberrationen geschlossen werden, indem auf diesen Anfangszeitpunkt rückextrapoliert wird. So kann z. B. eine Zernike- Feldverteilung, die anhand der Resultate der nach Deaktivierung der Lastfall-Strahlungsaufheizung zu einem Zeitpunkt t = 0 ausgeführten sequentiellen Messvorgänge für den Zeitraum von z. B. t > 2 min messwertgestützt ermittelt wird, auf die Zernike-Feldverteilung zum Zeitpunkt t = 0 rückextrapoliert werden.To When the measuring position is reached, complete measurements, ie. H. in the case of lateral shear interferometry, one set of measurement cycles each in phase-shifted positions, performed at predetermined intervals, z. B. at intervals from about 1 min. Subsequently the measurement results of the complete measurements are evaluated. To are the aberrations determined in their time by a described a suitable set of preferably orthogonal basis functions, z. B. by means of this customary Zernike polynomials. For a pure study of lens heating effects can do so gained Zernike field distributions with regard to lens heating and, for example, associated cooldowns the corresponding aberrations are determined. For acceptance and adjustment measurements can be taken from the information obtained over the Time course of the aberrations after deactivation of the load-case radiation heating in the case of load actually existing aberrations are closed by at this initial time back extrapolated becomes. So z. B. a Zernike field distribution, based on the results of after deactivating the load-case radiation heating executed at a time t = 0 sequential measurements for the Period of z. B. t> 2 based on min is determined on the Zernike field distribution at time t = 0 back-extrapolated become.
Mit den oben erläuterten Verfahren und Vorrichtungen ist in vorteilhafter Weise eine Aberrationsvermessung optischer Systeme im simulierten Lastzustand möglich, was sich dazu ausnutzen lässt, das optische System bereits im Justage- und Abnahmestadium am Ende des Herstellungsprozesses auf diejenigen Aberrationsbeiträge hin zu optimieren, die sich normalerweise erst im geplanten späteren Betrieb aufgrund der dann herrschenden Strahlungsbelastung ergeben. Auf einige vorteilhafte Abnahme- und Justagevarianten wird nachfolgend exemplarisch näher eingegangen. Dabei wird beispielhaft auf ein Mikrolithographie-Projektionsobjektiv als optisches System Bezug genommen, jedoch ist eine entsprechende Abnahme und Justage auch für jedes andere optische System möglich.With the above explained Methods and devices are advantageously an aberration measurement optical systems in the simulated load state possible, which make use of this leaves, the optical system already in the adjustment and acceptance stage at the end of the manufacturing process to those aberration contributions towards Optimize, which usually only in the planned later operation due to the then prevailing radiation exposure result. On some advantageous acceptance and adjustment variants will be below exemplary closer received. This is exemplified by a microlithography projection lens is referred to as an optical system, however, is a corresponding Decrease and adjustment also for any other optical system possible.
In einer reinen Abnahmemessungsvariante wird zunächst für das herzustellende Objektiv ein Lens-heating-Lastfall durch Vorgabe entsprechender Parameter definiert, wozu insbesondere die Art der Strukturen auf dem Retikel, die Beleuchtungsstärke und das Beleuchtungssetting (Winkelverteilung) gehören. Außerdem werden einzuhaltende Spezifikationswerte für die Aberrationen vorgegeben. Typische Spezifikationswerte liegen in der Größenordnung von mm für die einzelnen, durch entsprechende Zernike-Polynome beschriebenen Aberrationen. Durch den Lens-heating-Effekt werden z. B. bei Projektionsobjektiven für Scanner Aberrationswerte zwischen etwa 50 nm und etwa 100 nm erreicht, wobei insbesondere die Zernike-Aberrationen Z5, Fokus und Maßstab und in etwas schwächerem Maße Z9 und Z12 auf Lens-Heating empfindlich sind. Bei den Zernike-Aberrationen ist der dominierende Effekt häufig eine Konstante über das Feld hinweg. Die eine Konstante über das Feld hinweg. Die Aberrationen ändern sich durch Lens-Heating typischerweise nur in einer Vorzeichenrichtung.In A pure acceptance measurement variant is first for the lens to be produced a lens heating load case by specifying appropriate parameters what, in particular, the nature of the structures on the reticle, the illuminance and the lighting setting (angle distribution) belong. In addition, to be respected Specification values for given the aberrations. Typical specification values are in the order of magnitude from mm for the individual, described by corresponding Zernike polynomials Aberrations. Due to the lens heating effect z. B. in projection lenses for scanners Aberrationswerte reached between about 50 nm and about 100 nm, wherein in particular the Zernike aberrations Z5, focus and scale and in something weaker Dimensions Z9 and Z12 on Lens-Heating are sensitive. The Zernike aberration is the dominant one Effect often one Constant over the field away. The one constant across the field. The aberrations change by Lens-Heating typically only in one sign direction.
Das hergestellte Objektiv wird dann zunächst mittels eines üblichen Justageprozesses optimiert, bis die geforderte Aberrationsspezifikation erreicht ist. Das Objektiv wird während der zugehörigen Messvorgänge nur mit relativ geringer Strahlungsenergie belastet, die deutlich geringer als im typischen Einsatzfall ist und nicht zu signifikanten Aberrationsänderungen führt.The produced lens is then first by means of a conventional Adjustment process optimized until the required aberration specification is reached. The lens only becomes during the associated measuring operations burdened with relatively low radiation energy, the much lower than in the typical case and not to significant aberration changes leads.
Anschließend wird das Objektiv unter Verwendung eines der vorstehend erläuterten Verfahren und Vorrichtungen hinsichtlich Aberrationen im Lastfall, d. h. unter typischer Einsatzfall-Strahlungsbelastung, vermessen, wozu eines der hierzu oben erläuterten Messretikel verwendet und ein zugehöriges Beleuchtungssetting eingestellt werden. Aus den so gewonnenen Messdaten werden die zugehörigen Lastfall-Aberrationen ermittelt, welche die strahlungsaufheizbedingten Aberrationsbeiträge enthalten. Mit Hilfe dieser Aberrationsdaten erfolgt dann die Objektivabnahme in Bezug auf das Lens-heating-Verhalten. Eine zusätzliche Justage zur Optimierung auf den Lastfall erfolgt hier nicht. Die gewonnenen Aberrationsdaten werden als spätere Betriebsparameter eingesetzt, mit denen beispielsweise in einer Belichtungsanlage vom Scanner-Typ während des Nutzbelichtungsbetriebs eine Feed-Forward-Korrektur durchgeführt wird.Subsequently, will the lens using one of the above Methods and devices with regard to aberrations in the case of load, d. H. under typical application radiation exposure, measured, why one of the above explained Measuring reticle used and set an associated lighting setting become. From the measurement data thus obtained, the associated load case aberrations determined, which contain the radiation heating caused Aberrationsbeiträge. With the help of this aberration data, the lens is then taken off in terms of lens heating behavior. An additional Adjustment for the optimization of the load case does not take place here. The obtained aberration data are used as later operating parameters, with those, for example, in a scanner-type exposure system during the Nutzbelichtungsbetriebs a feed-forward correction is performed.
Je
nach Bedarf kann der in
Anschließend wird an dem kaltjustierten Objektiv die erfindungsgemäße Lastfall-Aberrationsbestimmung ausgeführt, wie zu den obigen Justagevarianten erläutert, um das Aberrationsverhalten des Objektivs in der Belastungssituation zu ermitteln. Auf Basis der so gewonnenen Aberrationsinformationen erfolgt dann die zugehörige Lastfall-Justage als Endjustage. Dies umfasst, wie ebenfalls oben zur vorigen Justagevariante erläutert, eine erfindungsgemäße Lastfall-Aberrationsbestimmung unter Verwendung eines der oben erläuterten erfindungsgemäßen Messverfahren und Messvorrichtungen und das Ausführen geeigneter Justagemaßnahmen auf Basis der gewonnenen Lastfall-Aberrationsmessdaten. Je nach Anwendungsfall können diese Justagemaßnahmen die Durchführung typischer Justageschritte, wie Abstimmung, Zentrierung, Kompensation und/oder ICA, und/oder das Herstellen eines oder mehrerer geeigneter Korrekturelemente zum Einfügen in das Objektiv umfassen. So kann z. B. mit Hilfe der gewonnenen Lastfall-Aberrationsmessdaten ein austauschbares Pupillenelement, abgekürzt EPLE bezeichnet, hergestellt werden, das bei Einsatz im Objektiv an entsprechender Stelle im Strahlengang die durch Lens-Heating bedingten Aberrationen soweit wie möglich korrigiert.Subsequently, will on the cold-adjusted lens, the load case aberration determination according to the invention executed as explained in the above adjustment variants, the aberration behavior of the lens in the loading situation. Based The aberration information thus obtained is then the associated load case adjustment as a final adjustment. This includes, as also above the previous adjustment variant explains a load case aberration determination according to the invention using one of the measuring methods according to the invention explained above and measuring devices and performing appropriate adjustment measures based on the acquired load case aberration measurement data. Depending on Use case can these adjustment measures the implementation typical adjustment steps, such as tuning, centering, compensation and / or ICA, and / or producing one or more suitable ones Correction elements for insertion in the lens. So z. B. with the help of Load case aberration measurement data a replaceable pupil element, abbreviated EPLE refers to being manufactured when used in the lens at the appropriate place in the beam path through the lens heating conditional aberrations corrected as much as possible.
Es versteht sich, dass auch bei dieser Justagevariante das Objektiv bei Bedarf auf mehrere verschiedene vordefinierte Lastfälle hin optimiert werden kann, indem die Lastfall-Aberrationsbestimmung und die Endjustage ggf. wiederholt unter Berücksichtigung der mehreren vordefinierten Lastfälle durchgeführt werden. Dabei können, wenn gewünscht, auch mehrere EPLE hergestellt werden, die spezifisch dem jeweiligen vordefinierten Lastfall zugeordnet sind, oder es kann ein mittleres EPLE hergestellt werden, das die Lastfall-Aberrationen für die verschiedenen vordefinierten Lastfälle in einer gemittelten Weise korrigiert.It It is understood that even with this adjustment variant, the lens if required, to several different predefined load cases can be optimized by the load case aberration determination and the final adjustment possibly repeated taking into account the several predefined load cases carried out become. In doing so, if desired, Also, several EPLEs are produced which are specific to each are assigned to a predefined load case, or it can be a middle one EPLE produced the load-case aberrations for the different ones predefined load cases corrected in an averaged way.
Wie die vorstehend exemplarisch erläuterten Ausführungsbeispiele deutlich machen, ermöglicht die Erfindung eine mehrkanalige Lastfall-Aberrationsvermessung von optischen Systemen und eine Justage des optischen Systems unter Berücksichtigung von im Belastungszustand gemessenen Aberrationen. Die Erfindung ist insbesondere zur Vermessung und Justage von Mikrolithographie-Projektionsobjektiven z. B. zum Einsatz in Waferscannern geeignet, jedoch auch für alle anderen Anwendungen verwendbar, bei denen der Bedarf besteht, ein optisches System, das ein strahlungsaufheizabhängiges Aberrationsverhalten zeigt, hochpräzise hinsichtlich Aberrationen, wie sie im praktischen Einsatz auftreten, zu vermessen und aberrationsoptimierend zu justieren.As the exemplary embodiments explained above by way of example make it clear that allows Invention a multi-channel load case aberration measurement of optical Systems and an adjustment of the optical system under consideration of aberrations measured under load. The invention is especially for the measurement and adjustment of microlithography projection lenses z. B. suitable for use in wafer scanners, but also for all others Applications where there is a need, an optical system, this is a radiation heating dependent Aberration behavior shows, with high precision with regard to aberrations, as they occur in practical use, to measure and aberration-optimizing to adjust.
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