DE102019206865B4

DE102019206865B4 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines mathematischen modells zum positionieren von einzelspiegeln eines facettenspiegels in einem optischen system

Info

Publication number: DE102019206865B4
Application number: DE102019206865.0A
Authority: DE
Inventors: Norman Kretzschmar; Ulrich Müller; Markus Holz
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2024-09-12
Anticipated expiration: 2039-05-14
Also published as: US20220066196A1; KR20220006094A; WO2020229351A1; KR102697730B1; DE102019206865A1

Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines mathematischen Modells (MM) zum Positionieren von Einzelspiegeln (204, 204') eines Facettenspiegels (200) in einem optischen System (500), insbesondere für eine Lithographieanlage (100A, 100B), wobei das optische System (500) aufweist:einen Facettenspiegel (200) mit Einzelspiegeln (204, 204'),Aktuatoren (300, 300'), welche dazu eingerichtet sind, die Einzelspiegel (204, 204') in Abhängigkeit von Stellgrößen (SG) zu positionieren,Sensoren (324, 324', 326, 326'), welche dazu eingerichtet sind, Sensor-Ist-Positionen (SI) der Einzelspiegel (204, 204') zu erfassen,eine Einstell-Einheit (502), welche dazu eingerichtet ist, Soll-Positionen (SP) der Einzelspiegel (204, 204') bereitzustellen, undeine Regler-Einheit (504), welche dazu eingerichtet ist, die Stellgrößen (SG) in Abhängigkeit der bereitgestellten Soll-Positionen (SP) und der erfassten Sensor-Ist-Positionen (SI) bereitzustellen,wobei das Verfahren die Schritte aufweist:a) Bereitstellen (S701) der Soll-Positionen (SP) der Einzelspiegel (204, 204') mithilfe der Einstell-Einheit (502),b) Erfassen (S702) von Mess-Ist-Positionen (MI) der Einzelspiegel (204, 204') mithilfe einer Messeinrichtung (508), welche als Interferometer, Deflektometer und/oder Kamera ausgebildet ist, undc) Erzeugen (S705) eines mathematischen Modells (MM) zum Positionieren der Einzelspiegel (204, 204') in Abhängigkeit der erfassten Mess-Ist-Positionen (MI) und der Soll-Positionen (SP),wobei in Schritt c) eine Differenz (EA) zwischen einer jeweiligen Mess-Ist-Position (MI) und einer jeweiligen Soll-Position (SP) gebildet wird (S703) und das mathematische Modell (MM) in Abhängigkeit der gebildeten Differenz (EA) erzeugt wird (S705).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines mathematischen Modells zum Positionieren von Einzelspiegeln eines Facettenspiegels in einem optischen System, ein Verfahren zum Positionieren von Einzelspiegeln eines Facettenspiegels in einem optischen System, ein optisches System sowie eine Lithographieanlage.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
EUV-Lithographieanlagen arbeiten mit extrem kurzwelliger Strahlung. Eine beispielhafte Wellenlänge beträgt 13.5 nm. Da die für die Herstellung von refraktiven optischen Bauelementen, wie Linsen, verfügbaren Materialien gegenüber EUV-Strahlung undurchlässig sind, sind EUV-Lithographieanlagen zumindest überwiegend aus Spiegeln aufgebaut.
In dem Beleuchtungssystem von EUV-Lithographieanlagen, d.h. zwischen der Strahlungsquelle und dem Projektionssystem (auch als „Projektionsobjektiv“ bezeichnet), sind Facettenspiegel enthalten. Ein Facettenspiegel ist ein Spiegel, dessen reflektierende Fläche aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, die in der vorliegenden Beschreibung als Facetten bezeichnet werden, gebildet ist.
Bei Facettenspiegeln für EUV-Anwendungen ist die korrekte Winkellage der einzelnen Facetten jedes Facettenspiegels von Bedeutung für die Qualität der Strahlformung. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die einzelnen Facetten eines einzelnen Facettenspiegels relativ zueinander unterschiedliche Winkellagen aufweisen können, und jede Winkellage jeder Facette muss für die ordnungsgemäße Funktion des Facettenspiegels im optischen System in Bezug auf das globale Koordinatensystem korrekt justiert sein.
Allerdings besteht zunehmend die Anforderung, die einzelnen Facetten verkippen zu können, um dadurch bspw. ein anderes Beleuchtungssetting während des Betriebs der Lithographieanlage einstellen zu können. Insofern offenbart die WO 2010/008993 A1 eine Messvorrichtung, um die Winkellagen der kippbaren Facetten während des Betriebs des Projektionsbelichtungsobjektivs messen zu können.
Die DE 10 2012 209 412 A1 beschreibt ein weiteres optisches Verfahren zum Messen von Winkellagen von Facetten eines Facettenspiegels eines für EUV-Anwendungen ausgelegten optischen Systems, und zum anschließenden Justieren der Winkellagen in Abhängigkeit von der Abweichung der gemessenen Ist-Winkellagen von vorgegebenen Soll-Winkellagen.
Die WO 2018/041670 A1 beschreibt eine Steuereinrichtung für eine Baugruppe mit einer Mehrzahl von Sensoren und Aktuatoren, insbesondere für einen Facettenspiegel einer Beleuchtungsoptik.
Die DE 10 2014 203 189 A1 offenbart ein Spiegel-Array mit einer Vielzahl von verlagerbaren Einzelspiegeln, welche in mindestens zwei Gruppen aufgeteilt sind, wobei die Einzelspiegel der ersten Gruppe sehr präzise und die Einzelspiegel der zweiten Gruppe sehr schnell verlagerbar sind. Eine Regelschleife umfasst insbesondere Sensoren, welche beispielsweise in der Objektebene oder beabstandet hierzu angeordnet sind. Die Sensoren dienen insbesondere der Erfassung einer Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung im Bereich des Objektfeldes. Die Sensoren zur Regelung der Positionierung der Einzelspiegel können auch in das Spiegel-Array integriert sein.
Die im Stand der Technik genannten Messverfahren und Steuereinrichtungen berücksichtigen keine Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Regelkreisen zur Einstellung der Winkellagen der Facetten eines Facettenspiegels. Die Wechselwirkungen können dabei auf verschiedenen physikalischen Mechanismen beruhen, wie etwa elektro-magnetischem Signalübersprechen, das zu einer wechselseitige Störung von Signalamplituden, -frequenzen oder -phasenlagen führt, oder wechselseitigen optischen Störungen (z.B. Streulicht), oder mechanischen Spannungen und Deformationen. Quelle dieser Wechselwirkungen als auch die von der resultierenden Störung betroffenen Bauteile, können unterschiedliche Komponenten der Regelkreise sein, wie etwa die Aktuatoren und Sensoren, die beide für die Regelung der Winkellagen der Facetten notwendig sind.
Diese Wechselwirkungen führen in der Praxis zu Abweichungen der Ist-Winkellagen von den durch das Beleuchtungssetting vorgegebenen Soll-Winkellagen der einzelnen Facetten, wobei die Abweichungen selbst von dem eingestellten Beleuchtungssetting abhängen. Diese Abweichungen liegen dabei oftmals oberhalb der geforderten Spezifikationen, so dass diese nicht mehr erfüllt werden können.
Zudem ist im Vorhinein nicht bekannt, welche Beleuchtungssettings Endanwender der Lithographieanlage (Kunde) in Zukunft einstellen werden. Aufgrund der sehr großen Zahl an denkbaren Beleuchtungssettings sind die möglichen Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Winkellagen noch schwieriger zu beherrschen.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren sowie ein verbessertes optisches System bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die von der Messeinrichtung erfassten Mess-Ist-Positionen weisen eine höhere Genauigkeit auf als die Sensor-Ist-Positionen. Dies ist darin begründet, dass die Messeinrichtung, weil sie nicht Bestandteil des optischen Systems als solches ist und daher während der Erfassung der Mess-Ist-Positionen insbesondere außerhalb desselben angeordnet werden kann, potentiellen Störquellen aus dem optischen System, wie etwa elektrische Felder, die zu einem Übersprechen führen können, in keinem relevantem Umfang ausgesetzt ist.
Vorteilhaft können somit insbesondere die auftretenden Abweichungen der Ist-Winkellagen der Facetten eines Facettenspiegels zu den durch das Beleuchtungssetting vorgegebenen Soll-Winkellagen vorhergesagt und korrigiert werden, ohne auf eine umfassende Vermessung aller denkbaren Beleuchtungssettings angewiesen zu sein. Im Ergebnis sollen diese Abweichungen, die von dem durch den Endanwender gewählten Beleuchtungssetting abhängen, signifikant reduziert oder vollständig beseitigt werden.
Der Facettenspiegel kann beispielsweise größer 100 oder 1000 Facetten (Einzelspiegel) aufweisen. Er kann insbesondere als Teil des Beleuchtungssystems einer Lithographieanlage vorgesehen sein.
Ein Beispiel für einen Aktuator ist eine Spule, ein Elektromagnet oder ein Lorenzaktuator. Insbesondere kann der Aktuator einen Permanentmagneten aufweisen, der in einem strominduzierten Magnetfeld ausgelenkt wird, und bevorzugt als Tauchspulenaktuator ausgeführt sein kann.
Ein Beispiel für einen Sensor ist ein induktiver, kapazitiver oder optischer Sensor.
Ein Beispiel für eine Einstell-Einheit ist ein Steuergerät, welches in Abhängigkeit eines eingestellten Beleuchtungssettings Vorgabewerte (Soll-Positionen) der Einzelspiegel während der Belichtung bereitstellt.
Ein Beispiel für eine Regler-Einheit ist ein PID-Regler (proportional-integralderivative controller) bestehend aus Anteilen eines P-Gliedes, eines I-Gliedes und eines D-Gliedes.
Vorzugsweise umfasst der Schritt a) das Bereitstellen von mehreren Sätzen an Soll-Positionen. Jeder Satz umfasst die Soll-Positionen sämtlicher Einzelspiegel für ein Beleuchtungssetting (was einem Zeitpunkt entspricht). Die mehreren Sätze entsprechen mehreren Beleuchtungssettings (welche die Einzelspiegel zu unterschiedlichen Zeitpunkten einnehmen können).
Entsprechend umfasst Schritt b) vorzugsweise das Erfassen von mehreren Sätzen an Mess-Ist-Positionen. Jeder Satz umfasst die erfassten bzw. gemessenen Mess-Ist-Positionen sämtlicher Einzelspiegel für ein Beleuchtungssetting (was einem Zeitpunkt entspricht). Die mehreren Sätze entsprechen mehreren Beleuchtungssettings (welche die Einzelspiegel zu unterschiedlichen Zeitpunkten einnehmen können).
Die Schritte a) und b) werden vorzugsweise iterativ ausgeführt, d.h., es wird in Schritt a) ein erster Satz Soll-Positionen bereitgestellt, dann in Schritt b) der entsprechende erste Satz Mess-Ist-Positionen erfasst, dann ein zweiter Satz Soll-Positionen bereitgestellt, dann in Schritt b) der entsprechende zweite Satz Mess-Ist-Positionen erfasst, usw.
Die Schritte a) und b) werden wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von Sätzen Soll-Positionen und Mess-Ist-Positionen abgearbeitet ist. Beispielsweise werden die Schritte a) und b) jeweils mindestens 10, 100 oder 1000 Mal durchlaufen. Anschließend erst erfolgt Schritt c), d.h., das Ermitteln des mathematischen Modells in Abhängigkeit von den erfassten Sätzen von Soll-Positionen und Mess-Ist-Positionen. Alternativ kann der Schritt c) nach jedem Schritt b) erfolgen und das mathematische Modell in Abhängigkeit eines jeden weiteren Satzes Soll-Positionen und Mess-Ist-Positionen angepasst werden.
Gemäß einer Ausführungsform berücksichtigt das mathematische Modell eine Wechselwirkung zwischen zumindest zwei Komponenten des optischen Systems.
Die Wechselwirkung kann eine elektrische, magnetische, mechanische und/oder optische Wechselwirkung zwischen den zumindest zwei Komponenten sein. Die elektrische und/oder magnetische Wechselwirkung wird durch eine Überlagerung eines elektrischen und/oder magnetischen Felds einer ersten der zumindest zwei Komponenten mit einem elektrischen und/oder magnetischen Feld einer zweiten der zumindest zwei Komponenten hervorgerufen. Die mechanische Wechselwirkung ergibt sich aus einer wechselseitigen mechanischen Beeinflussung (Spannung oder Deformation) zumindest der ersten und zweiten Komponente. Die optische Wechselwirkung ist Ergebnis wechselseitiger optischer Beeinflussung (beispielsweise durch Streulicht) der zumindest zwei Komponenten.
Die zumindest zwei Komponenten gehören vorzugsweise zu unterschiedlichen Regelkreisen des optischen Systems. Jeder dieser Regelkreise umfasst zumindest einen Aktuator und einen Sensor, aber auch entsprechende elektrische und/oder optische Verbindungen (beispielsweise Signalleitungen) oder Bauteile (beispielsweise Mikroprozessoren, gemeinsame Potenziale oder HF (high frequency)-Generatoren).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Wechselwirkung ein Übersprechen.
Das Übersprechen ist beispielsweise ein elektro-magnetisches Signalübersprechen, das zu einer wechselseitigen Störung von Signalamplituden, -frequenzen und/oder -phasenlagen führt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zumindest zwei Komponenten zwei Sensoren, zwei Aktuatoren, ein Aktuator und ein Sensor oder diesen jeweils zugeordnete elektrische und/oder optische Verbindungen oder Bauteile.
Die Sensoren, Aktuatoren und diesen jeweils zugeordnete Verbindungen oder Bauteile gehören vorzugsweise den vorgenannten unterschiedlichen Regelkreisen an.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform berücksichtigt das mathematische Modell für die Positionierung eines jeweiligen Einzelspiegels ausschließlich Eigenschaften anderer Einzelspiegel gleichen Typs oder diesen zugeordneter Aktuatoren und/oder Sensoren.
Die Einzelspiegel können beispielsweise 2 oder mehr verschiedenen Typen entsprechen. Mit gleichem Typ ist hingegen gemeint, dass sich die Einzelspiegel bzw. die diesen zugeordneten Aktuatoren und/oder Sensoren in ihrer Bauart oder Ansteuerung gleichen. Die gleiche Bauart kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die jeweiligen Sensorachsen (Hauptmessrichtung, welche beispielsweise durch ein oder mehrere elektrische Spulen des Sensors vorgegeben ist) die gleiche Orientierung im Raum aufweisen. Die gleiche Ansteuerung kann beispielsweise dann gegeben sein, wenn eine Ansteuerfrequenz der Sensoren übereinstimmt oder in einem überlappenden Bereich liegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Eigenschaften eine Orientierung und/oder einen Abstand der anderen Einzelspiegel oder der diesen zugeordneten Aktuatoren und/oder Sensoren bezüglich des jeweiligen Einzelspiegels oder eines diesem zugeordneten Aktuators und/oder Sensors auf.
Mit Orientierung (in Bezug auf die Orientierung der Sensorachsen) ist insbesondere eine Ausrichtung der anderen Einzelspiegel (Aktuatoren, Sensoren) im Raum (nicht jedoch die Ist-Position) gemeint. Die Eigenschaften Orientierung und Abstand sind besonders maßgeblich für die wechselseitige Beeinflussung der Komponenten und ergeben sich aus dem optischen Design des Facettenspiegels.
Es wird eine Differenz zwischen einer jeweiligen Mess-Ist-Position und einer jeweiligen Soll-Position gebildet, und das mathematische Modell wird in Abhängigkeit der gebildeten Differenz erzeugt.
Das mathematische Modell wird derart erzeugt, dass es die Differenz bestmöglich annähert.
Gemäß einer Ausführungsform wird das mathematische Modell iterativ erzeugt.
Eine iterative Erzeugung ist regelmäßig deshalb erforderlich, weil sogenannte Fit-Parameter angepasst werden, um die vorgenannte Differenz möglichst gut anzunähern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das mathematische Modell mithilfe einer numerischen Methode, insbesondere der Methode der kleinsten Quadrate, erzeugt.
Die Messeinrichtung ist ein Interferometer, Deflektometer oder eine Kamera, insbesondere CCD (charge-coupled device)-Kamera. Vorteilhaft lassen sich optische Messeinrichtungen weit und damit möglichst unbeeinflusst von dem optischen System anordnen, sodass die Mess-Ist-Positionen genau gemessen werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Sensor-Ist-Positionen, Mess-Ist-Positionen und die Soll-Positionen Winkellagen der Einzelspiegel.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird bereitgestellt: ein Verfahren zum Positionieren von Einzelspiegeln eines Facettenspiegels in einem optischen System, insbesondere in einer Lithographieanlage, wobei das optische System aufweist:

einen Facettenspiegel mit Einzelspiegeln,
Aktuatoren, welche dazu eingerichtet sind, die Einzelspiegel in Abhängigkeit von Stellgrößen zu positionieren,
Sensoren, welche dazu eingerichtet sind, Sensor-Ist-Positionen der Einzelspiegel zu erfassen,
eine Einstell-Einheit, welche dazu eingerichtet ist, Soll-Positionen der Einzelspiegel bereitzustellen, und
eine Regler-Einheit, welche dazu eingerichtet ist, die Stellgrößen in Abhängigkeit der bereitgestellten Soll-Positionen, der erfassten Sensor-Ist-Positionen und eines mathematischen Modells bereitzustellen, wobei das mathematische Modell, wie vorstehend beschrieben, erzeugt wurde,
wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
1. a) Bereitstellen der Soll-Positionen der Einzelspiegel mithilfe der Einstell-Einheit,
2. b) Erfassen der Sensor-Ist-Positionen der Einzelspiegel mithilfe der Sensoren, und
3. c) Bereitstellen der Stellgrößen in Abhängigkeit der bereitgestellten Soll-Positionen, der erfassten Sensor-Ist-Positionen und des mathematischen Modells mithilfe der Regler-Einheit.

Indem das mathematische Modell beim Hersteller des optischen Systems erzeugt wird, kann dieses dann ohne weiteres beim Endanwender bzw. Kunden (insbesondere Chiphersteller) dazu eingesetzt werden, dass trotz - insbesondere wegen Übersprechens - ungenauer (gemessener) Ist-Positionen eine möglichst gute Regelung erfolgt. Dies auch für dem Hersteller nicht bekannte, aber für den Kunden günstige Beleuchtungssettings.
Gemäß einer Ausführungsform werden die von der Einstell-Einheit bereitgestellten Soll-Positionen mithilfe des mathematischen Modells kalibriert, und die Regler-Einheit stellt die Stellgrößen in Abhängigkeit der kalibrierten Soll-Positionen und der erfassten Sensor-Ist-Positionen bereit.
Bei diesem Ansatz werden also die bereitgestellten Stellgrößen (also die Regelung der Aktuatoren) dadurch angepasst, dass bereits die Soll-Positionen mithilfe des mathematischen Modells korrigiert werden. Dies kann beispielsweise mithilfe einer Korrektur-Einheit erfolgen, die insbesondere als Mikroprozessor mit zugeordneten Speichermitteln ausgebildet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird bereitgestellt: ein optisches System, insbesondere für eine Lithographieanlage, aufweisend:

einen Facettenspiegel mit Einzelspiegeln,
Aktuatoren, welche dazu eingerichtet sind, die Einzelspiegel in Abhängigkeit von Stellgrößen zu positionieren,
Sensoren, welche dazu eingerichtet sind, Sensor-Ist-Positionen der Einzelspiegel zu erfassen,
eine Einstell-Einheit, welche dazu eingerichtet ist, Soll-Positionen der Einzelspiegel bereitzustellen, und
eine Regler-Einheit, welche dazu eingerichtet ist, die Stellgrößen in Abhängigkeit der bereitgestellten Soll-Positionen, der erfassten Sensor-Ist-Positionen und eines mathematischen Modells bereitzustellen, wobei das mathematische Modell, wie vorstehend beschrieben, erzeugt ist.

Ferner wird eine Lithographieanlage mit einem optischen System, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die für die vorgeschlagenen Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene optische System sowie für die vorgeschlagene Lithographieanlage entsprechend und umgekehrt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1A zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV-Lithographieanlage;
1B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage;
2 zeigt eine Draufsicht auf einen Facettenspiegel gemäß einer Ausführungsform;
3 illustriert in perspektivischer Ansicht Teile eines Tauchspulenaktuators gemäß einer Ausführungsform;
4 ist eine Schnittdarstellung weiterer Teile des Tauchspulenaktuator aus 3;
5 zeigt in Form eines Blockdiagramms ein optisches System gemäß einer Ausführungsform, wie es etwa bei einem Hersteller des Systems vorgesehen sein kann;
5A zeigt ein Netz äquidistanter Winkellagen;
5B zeigt ein Übersprechen bei Sensoren gleichen Typs;
5C zeigt Winkel zwischen einer Verbindungslinie und Sensorachsen;
6 zeigt ein beispielsweise an einen Kunden ausgeliefertes optisches System gemäß einer Ausführungsform; und
7 und 8 zeigen jeweils in einem Flussdiagramm ein Verfahren gemäß einer jeweiligen Ausführungsform.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 nm und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum-Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum-Gehäuse mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.
Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Synchrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ultravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeugte EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.
Das in 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spiegels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel M1 bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel M1 bis M6 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel M1 bis M6 der EUV-Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel M1 bis M6 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel M1 bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu 1A beschrieben - in einem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert.
Das in 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV-Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
2 zeigt in einer Draufsicht einen Facettenspiegel 200, bei dem es sich beispielsweise um den Facettenspiegel 116 des Beleuchtungssystems 102 aus 1A handeln kann. Erkennbar ist eine Trägerplatte 202, welche mit einer Vielzahl von Facetten 204 bedeckt ist. Beispielsweise kann der Facettenspiegel 200 größer 100 oder größer 1000 Facetten 204 und insbesondere einen Durchmesser von 50 cm und mehr aufweisen. Eine jeweilige Facette 204 kann beispielsweise in Form eines Ringsegments gebildet sein. Die Facetten 204 sind dazu eingerichtet, Arbeitslicht, insbesondere das EUV-Arbeitslicht 108A aus 1A zu reflektieren. Mithilfe der Facetten 204 wird das Arbeitslicht geeignet geformt, sodass eine günstige Lichtverteilung im Raum erzielt wird. Dies richtet sich wiederum nach dem gewünschten Beleuchtungssetting bzw. von der konkreten Belichtungsaufgabe am Wafer 124. Als Beispiele für ein Beleuchtungssetting ist ein Dipol oder Quadropol-Setting bekannt.
Jede der Facetten 204 ist um zwei zueinander orthogonale Achsen x, y verkippbar vorgesehen, sodass das Arbeitslicht, insbesondere das EUV-Arbeitslicht 108A, auf unterschiedliche Zielpunkte, beispielsweise auf dem Facettenspiegel 118 (siehe 1A), gerichtet werden kann. Die von den Achsen x, y aufgespannte Ebene kann beispielsweise parallel zu der Trägerplatte 202 vorgesehen sein.
3 illustriert in perspektivische Ansicht Teile eines Tauchspulenaktuators 300, welcher dazu eingerichtet ist, eine der Facetten 204 aus 2 um die Achsen x, y zu verkippen. Ein solcher Tauchspulenaktuator ist grundsätzlich aus der DE 10 2016 225 900 A1 bekannt, weshalb dieser nachfolgend nur kurz erläutert wird. Es könnte aber auch jeder andere geeignete (insbesondere Spulen-)Aktuator Anwendung finden.
Der Tauchspulenaktuator 300 umfasst eine fest an der Trägerplatte 202 angeordnete Befestigungshülse 302. An dieser stützt sich ein Tragelement 304 über ein Festkörpergelenk 306 mit Beinen 308 ab. An dem Tragelement 304 ist oberseitig eine Facette 204 befestigt. Unterseitig greift an dem Tragelement 304 ein Betätigungsstab 312 an, der an seinem unteren Ende ein magnetisches Endstück 314 (Permanentmagnet) trägt. Ein Auslenken des Endstücks 314 in den mit P gekennzeichneten Richtungen in 3 führt zu einem Verkippen der Facette 204 um die Achsen x, y in einem Kipppunkt 316.
In 4 ist eine Schnittdarstellung weiterer Teile des Tauchspulenaktuators 300 gezeigt. Gegebenenfalls unter einer Trennfläche 318 sind Aktuatorspulen 320, 322 und Sensorspulen 324, 326 angeordnet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Aktuatorspule 320 eine Flachspule und die Aktuatorspule 322 eine Toroidspule. Die Sensorspulen 324, 326 sind jeweils insbesondere als Flachspulen ausgebildet. Die Mittelachsen M₁, M₂ der Aktuatorspulen 320, 322 sind koaxial angeordnet. In der Ruhelage des Endstücks 314 ist auch dessen Mittelachse M₃ koaxial mit den Mittelachsen M₁, M₂ angeordnet. Durch Bestromung der Aktuatorspulen 320, 322 lässt sich das Endstück 314 derart bewegen, dass die Facette 204 um die Achsen x, y verschwenkt.
Zwecks Ansteuerns einer Facette 204' (siehe 2), welche neben der Facette 204 angeordnet ist, ist ein weiterer Tauchspulenaktuator 300' neben dem Tauchspulenaktuator 300 (siehe 4) angeordnet. Hierbei kann es nun zu einem elektrischen und/oder magnetischen Übersprechen zwischen den jeweiligen Spulen 320, 320', 322, 322', 324, 324' und 326, 326' kommen, wie durch die geschlossene Feldlinie U in 4 angedeutet. D. h., die jeweiligen magnetischen Felder überlagern sich. Wird aufgrund der Bewegung des Endstücks 314, 314' in die Sensorspulen 324, 324', 326, 326' induzierter Strom als Maß für die Ist-Position des Endstücks 314, 314' und damit der Facette 204, 204' in einer Auswerteelektronik ausgewertet, so hat das Übersprechen zur Folge, dass die (tatsächliche) Ist-Position nur ungenau erfasst wird und die Facetten 204, 204' nicht die gewünschte Soll-Position einnehmen.
5 zeigt in Form eines Blockdiagramms ein optisches System 500, das beispielsweise in einer der Lithographieanlagen 100A, 100B eingesetzt ist. Das optische System 500 umfasst beispielsweise den in Zusammenhang mit 2 beschriebenen Facettenspiegel 200. Der Facettenspiegel 200 umfasst Facetten 204, 204' (vorliegend gemeinschaftlich auch nur mit „204“ bezeichnet). Die Facetten 204 sind mithilfe von Aktuatoren 300, 300' (vorliegend gemeinschaftlich auch nur mit „300“ bezeichnet), wie beispielsweise im Zusammenhang mit den 3 und 4 beschrieben, positionierbar, insbesondere verkippbar. Das Positionieren mittels der Aktuatoren 300 erfolgt in Abhängigkeit von Stellgrößen SG. Neben den Aktuatoren 300 umfasst das optische System 500 Sensoren 324, 326, 324', 326' (vorliegend gemeinschaftlich auch nur mit „324“ bezeichnet), welche beispielsweise wie in Zusammenhang mit 4 beschrieben, ausgebildet sein können. Ganz allgemein kommen hier insbesondere kapazitive, induktive oder optische Sensoren in Betracht. Die Sensoren 324 sind dazu eingerichtet, Sensor-Ist-Positionen SI der Facetten 204, hier im Besonderen Ist-Winkellagen, zu erfassen. Weiter ist eine Einstell-Einheit 502 vorgesehen, welche ein Beleuchtungssetting in Form von Soll-Positionen SP, hier im besonderen Soll-Winkellagen, bereitstellt. Eine Regler-Einheit 504 stellt die Stellgrößen SG in Abhängigkeit der bereitgestellten Soll-Positionen SP und der erfassten Sensor-Ist-Positionen SI bereit.
Die Facetten 204, Aktuatoren 300, Sensoren 324 und Regler-Einheit 504 bilden mehrere Regelkreise 506, wobei ein jeweiliger Regelkreis 506 zumindest jeweils eine dieser Komponenten aufweist. Zwischen diesen Regelkreisen 506 kann es zu der vorstehend beschriebenen Wechselwirkung WW, insbesondere einem Übersprechen zwischen den Sensoren 324, 326, 324', 326' der unterschiedlichen Regelkreise 506 kommen, sodass die Sensor-Ist-Positionen SI nicht die erforderliche Genauigkeit besitzen.
Insoweit ist nun Folgendes vorgesehen:
Das optische System 500 (siehe 5) wird beim Hersteller aufgebaut. Die Einstell-Einheit 502 steuert die Regler-Einheit 504 mit den Soll-Positionen SP gemäß verschiedener vordefinierter Beleuchtungssettings an (Schritt S701 in 7). Ein jedes Beleuchtungssetting umfasst dabei einen Satz Soll-Positionen SP, d.h. eine Soll-Position SP für jede Facette 204. Die Wahl der zu messenden Beleuchtungssettings kann anhand verschiedener Auswahlregeln erfolgen: Kanonische, allgemein bekannte Standardsettings. Oder für jede der einzelnen Facetten 204 wird sequentiell eine Anzahl vordefinierter Standard-Winkellagen angesteuert, die auch in der Endnutzung (beim Kunden) zur Anwendung kommen. Weiter kann für jede der einzelnen Facetten 204 sequentiell ein Netz äquidistanter Winkellagen angesteuert werden. D.h., dass, wie in 5A illustriert, nacheinander Winkellagen (wobei eine Winkellage durch die Auslenkungen Tx und Ty um die x bzw. y-Achse - vgl. 3 - definiert ist) angesteuert werden, die z.B. den Wertepaaren Tx = [-1°, 0°,+1°] × Ty = [-1°, 0°, +1°], also beispielsweise neun verschiedenen Winkellagen entsprechen.
Weiter wird eine Messeinrichtung 508 aufgebaut, welche insbesondere außerhalb - in räumlicher Hinsicht - des optischen Systems 500 angeordnet ist. Die Messeinrichtung 508 erfasst Ist-Positionen der Facetten 204 in Form von Mess-Ist-Positionen MI (Schritt 702 in 7). Zu jedem Beleuchtungssetting gehört demnach ein Satz Mess-Ist-Positionen MI, welcher die gemessenen Ist-Positionen für jede der Facetten 204 aufweist. Die Mess-Ist-Positionen MI weisen eine höhere Genauigkeit auf als die Sensor-Ist-Positionen. Dies deshalb, weil die Messeinrichtung 508 die Mess-Ist-Positionen MI ohne Beeinflussung durch die vorgenannte Wechselwirkung WW erfassen kann. Dies wird insbesondere durch ein nicht der Wechselwirkung WW unterliegendes Messverfahren der Messeinrichtung 508 und/oder einen (ausreichenden) Abstand (z.B. mindestens ein Meter) zu dem optischen System 500 gewährleistet. Bevorzugt ist die Messeinrichtung 508 dazu eingerichtet, die Mess-Ist-Positionen MI optisch zu erfassen. Dazu kann die Messeinrichtung 508 beispielsweise als Interferometer und/oder Deflektometer (entsprechend interferometrische und/oder deflektometrische Messung) ausgebildet sein.
In einem weiteren Schritt (S703 in 7) wird in einer Vergleicher-Einheit 510 eine Differenz zwischen den Mess-Ist-Positionen MI und den Soll-Positionen SP in Form einer empirischen Abweichung EA gebildet.
Die empirische Abweichung EA wird in einer Vergleicher-Einheit 512 mit einer modellierten Abweichung MA verglichen (Schritt S704 in 7). Aus der Differenz zwischen der empirischen Abweichung EA und der modellierten Abweichung MA wird in einer Rechner- und Speicher-Einheit 514, beispielsweise ein Mikroprozessor samt zugeordneter Speichermittel, ein mathematisches Modell MM gebildet (Schritt S705 in 7).
Weiter findet - neben den Soll-Positionen SP - in das mathematische Modell MM Vorwissen VW über die Wechselwirkungen WW Eingang, welche aufgrund des optischen Designs des Facettenspiegel 200 bzw. der Facetten 204, der Aktuatoren 300 sowie der Sensoren 324 zu erwarten sind. Das Vorwissen kann beispielsweise umfassen: die geometrische Anordnung der Facetten 204, der Aktuatoren 300 und Sensoren 324, eine Typisierung der Komponenten (insbesondere der Komponenten 204, 300, 324 inklusive elektrischer oder optischer Signalleitungen, hier beispielhaft mit dem Bezugszeichen 516 bezeichnet) anhand technischer Kriterien, die potentiell Einfluss haben auf das Wechselwirkungsverhalten: z.B. Orientierung, Beschaltung, Signalfrequenzen, etc., sowie die Menge der vordefinierter Standard-Winkellagen (Beleuchtungssettings) der einzelnen Facetten 204, die auch in der Endnutzung zur Anwendung kommen.
Zum physikalischen und phänomenologischen Vorwissens VW über die den empirischen Abweichungen EA zu Grunde liegenden Wechselwirkungen WW können weiter gehören: die Komponenten der Regelkreise 506 und das mechatronische Konzept (Aktuatoren 300: elektromagnetisch, piezoelektrisch, etc.; Positions-/Winkelsensoren 324: induktiv, kapazitiv, optisch, etc.; Signalleitungen 516, gemeinsame Potentiale, HF-Generatoren, etc.), zu erwartende Wechselwirkungsmechanismen (elektromagnetisch: induktives/kapazitives Signalübersprechen, Erdschleifen etc., wechselseitige Störung von Signalamplituden, Signalfrequenzen und Signalphasenlagen; optisch (z.B. Streulicht); mechanisch (Deformationen, Spannungen), Korrelationen zwischen ausgesuchten Stellparametern (z.B. Soll-Winkellagen SP von Nachbarfacetten 204) und den auftretenden Abweichungen EA sowie Identifikation von Wechselwirkungspaaren bzw. Mechanismen (beispielsweise Sensor-Sensor-Übersprechen, Aktuator-Sensor-Übersprechen, etc).
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird von einer Wechselwirkung WW der Regelkreise 506 durch Sensor-Sensor-Übersprechen ausgegangen, sowie von der Gültigkeit des (linearen) Superpositionsprinzips im Falle mehrerer Störquellen. Es kommt dabei ausschließlich zum Signalübersprechen von Sensoren 324 gleichen Typs, d.h., insbesondere mit gleich orientierten Sensorachsen, wie anhand von 5B illustriert (Die Typenbildung und Beabstandung von Sensoren gleichen Typs voneinander reduziert für sich genommen zwar ein Übersprechen, reicht aber oftmals nicht aus.).
Die unterschiedlichen Typen der Wirbelstromsensoren 324, 324' bzw. die diesen jeweils zugeordneten Facetten 204, 204' sind in 2 mit A und B bezeichnet und unterscheiden sich dabei in der Orientierung ihrer Sensorachsen M₁, M₂ in Bezug auf das globale Koordinatensystem (siehe 5B) sowie in ihren Ansteuerungsfrequenzen. Zudem hängt die Wirkung des Übersprechens von der wechselseitigen Orientierung α der Sensorachsen (siehe 5C), beispielsweise M₁, M₂, in Bezug auf eine Verbindungslinie V zwischen diesen bzw. deren jeweiligen Ursprüngen O, O', sowie dem Abstand AS (in 4) der Sensoren 324, 324' zueinander ab. Im Folgenden wird zur Vereinfachungszwecken auch von lediglich zwei verschiedenen Sensortypen ausgegangen werden, die mit „1“ und „2“ unterschieden werden und beispielsweise den Typen A und B aus 2 entsprechen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Folgende konkrete, global parametrisierte Modell verwendet, um die gemessenen Abweichung ΔT_F,emp der Ist-Winkellagen der Spiegelfacetten (Index F) von den angestrebten Soll-Winkellagen zu beschreiben. $\begin{array}{l} Δ T_{F, mod} ({T_{NFs (F)}}, p_{1}, p_{2}, q_{1}, q_{2}, d, n, {d_{F, NFs}}, {α_{F, NFs}}) = \\ \sum_{k = {NFs (F)}} (p_{1 | 2} T_{k} | sin α_{F, k} | + q_{1 | 2} T_{k} | cos α_{F, k} |) {(\frac{d}{d_{F, k}})}^{n} \end{array}$
wobei:

• t_TNFs(F) : die Menge aller Ist-Winkellagen (Mess-Ist-Positionen MI) der nächst benachbarten Facetten 204 (ausschließlich) gleichen Typs („1“ oder „2“) ist;
• {d_F,NFs}, {α_F,NFs} : die Menge der geometrischen Abstände AS (siehe 4) und wechselseitigen Orientierungen α (siehe 5C) der nächst benachbarten Facetten 204 gleichen Typs ist;
• d : die Längennormierung (frei wählbarer Parameter) ist;
• p₁, p₂, q₁, q₂, n: Anpassungsparameter des Modells (zusammengefasst „Parametersatz PS“ in 5) sind;
• F : der Index der gestörten Empfänger-Facette 204 ist;
• k : die störenden Facetten 204' bezeichnet; ΔT_F,mod : die modellierte Abweichung MA der Ist-Winkellage (Mess-Ist-Positionen MI) der Spiegelfacette F von der Soll-Winkellage (Soll-Positionen SP) ist;
• {NFs(F)}: die Menge der Indizes der zur Empfänger-Facette F bzw. 204 benachbarten Störer-Facetten k bzw. 204' ist;
• T_k : die Ist-Winkellage (Mess-Ist-Positionen MI) der Facette k (in erster Näherung bzw. für die erste Berechnungsiteration kann die Soll-Winkellage angenommen werden) ist; und
• p_1|2, q_1|2 : die Auswahl der entsprechenden Anpassungsparameter in Abhängigkeit des Typs der wechselwirkenden Facetten F und {NPs(F)} ist.

Nun folgt die numerische Optimierung des mathematischen Modells MM. Zu optimieren sind die Anpassungsparameter: p₁, p₂, q₁, q₂, n. Beispielsweise erfolgt dies mithilfe einer numerischen Optimierung, insbesondere mittels einer Least-Squares-Minimierung (Methode der kleinsten Quadrate). Ziel ist es, dass die empirische Abweichung EA von der modellierten Abweichung MA möglichst gut angenähert wird, d.h. die Differenz zwischen diesen null annähert. $\begin{array}{l} min_{p_{1}, p_{2}, q_{1}, q_{2}, n} (\sum_{F = {Fs}} (Δ T_{F, emp} \\ {- Δ T_{F, mod} ({T_{NFs (F)}}, p_{1}, p_{2}, q_{1}, q_{2}, d, n, {d_{F, NFs}}, {α_{F, NFs}}))}^{2}) \end{array}$
Mit anderen Worten entspringt die modellierte Abweichung MA selbst dem mathematischen Modell MM, und die Differenz zur empirischen Abweichung EA wird genutzt, um das mathematische Modell zu verbessern (d.h. es wird eine Fitloop / Anpassungsschleife ausgeführt).
Das Modell liefert für jedes eingestellte Beleuchtungssetting Vorhersagen {ΔT_F,mod} für die zu erwartenden Abweichungen EA der Ist-Winkellagen (Mess-Ist-Positionen SP) zu den eingestellten Soll-Winkellagen (Soll-Positionen SP) aller Facetten 204.
Diese Vorhersagen können genutzt werden um die Ansteuerwerte (SP), die der Regler-Einheit 504 vorgeben werden, entsprechend zu korrigieren. Diese Korrektur sollte als iterativer Prozess IP realisiert werden, da die berechneten Abweichungen selbst eine Funktion der Soll-Winkellagen (Soll-Positionen SP) der Facetten 204 darstellen. In der Praxis ist eine schnelle Konvergenz zu erwarten, da das Verhältnis von Winkelabweichungen zu Soll-Winkellagen im Bereich <1% liegt.
Wie das mathematische Modell MM nun genutzt werden kann, um beim Kunden eine verbesserte Regelung der Positionen der Facetten 204 zu ermöglichen, wird nachfolgend mit Bezug zu 6 und 8 näher erläutert.
6 zeigt ein an einen Kunden ausgeliefertes optisches System 500, beispielsweise für eine der Lithographieanlagen 100A, 100B aus den 1A und 1B zur Fertigung integrierter Schaltkreise.
In das optische System 500 ist nun gegenüber dem in 5 beschriebenen optischen System 500 zusätzlich eine Korrektur-Einheit 600 integriert, welche beispielsweise als Mikroprozessor mit zugeordneten Speichermitteln ausgebildet ist. Auf den Speichermitteln ist das mathematische Modell MM samt dem ermittelten Parametersatz PS gespeichert. Die Korrektur-Einheit 600 wird bevorzugt bereits beim Hersteller des optischen Systems 500 vorgesehen.
Zwecks Belichtung eines Wafers 124 (siehe 1A und 1B) wählt der Kunde ein geeignetes Beleuchtungssetting, insbesondere auch ein solches, welches dem Hersteller nicht bekannt war zum Zeitpunkt der Fertigung des optischen Systems 500. Das Beleuchtungssetting umfasst, wie vorstehend bereits erläutert, einen Satz Soll-Positionen SP der Facetten 204. Die Einstell-Einheit 502 stellt der Korrektur-Einheit 600 die entsprechenden Soll-Positionen SP bereit (Schritt S801 in 8).
In einem Schritt S802 (siehe 8) korrigiert die Korrektur-Einheit 600 die Soll-Positionen SP mithilfe des mathematischen Modells MM samt Parametersatz PS und gibt kalibrierte Soll-Positionen KS an die Regler-Einheit 504 aus.
In einem Schritt S803 stellt die Regler-Einheit 504 die Stellgrößen SG in Abhängigkeit der kalibrierten Soll-Positionen KS und der von den Sensoren 324 erfassten Sensor-Ist-Positionen SI bereit.
Dies ist jedoch nur ein Ausführungsbeispiel. Die Korrektur bzw. Kalibrierung könnte auch an anderer Stelle erfolgen. Beispielsweise könnte die Korrektur-Einheit 600 zwischen den Sensoren 324 und der Regler-Einheit 504 oder auch auf der Regler-Einheit 504 vorgesehen sein und die von den Sensoren 324 bereitgestellten Sensor-Ist-Positionen SI kalibrieren bzw. korrigieren mithilfe des mathematischen Modells MM und des Parametersatzes PS. Insbesondere kann die Korrektur-Einheit 600 auch in den Facettenspiegel 200 integriert sein.
Mit diesem Kalibrierverfahren ist es möglich, die vom eingestellten Beleuchtungssetting abhängenden Abweichungen der Soll-Positionen SP (Soll-Winkellagen) zu den Mess-Ist-Positionen MI (Ist-Winkellagen) signifikant zu reduzieren. So kann in Ausführungsformen die 3-fache Standardabweichung dieser (Winkel-)Abweichungen mit dem oben ausgeführten mathematischen Modell um mind. 25% reduziert werden auf Werte < 250 µrad. Mit detaillierteren Modellen sind sogar Verbesserungen um mind. einen Faktor 2 zu erreichen.
Durch die vorstehend beschriebene Vorgehensweise können insbesondere die durch Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Regelkreisen 506 der Facettenansteuerung auftretenden Abweichungen der Ist-Winkellagen MI der Facetten 204 eines Facettenspiegels 200 zu den durch das Beleuchtungssetting vorgegebenen Soll-Winkellagen SP vorhergesagt und korrigiert werden, ohne auf eine umfassende Vermessung aller denkbaren Beleuchtungssettings angewiesen zu sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Insbesondere sind weitere Ausgestaltungen in der Modellbildung denkbar:

- Mathematische Modelle MM und zugehörige Parametersätze PS, die nichtlineare Terme enthalten und/oder unterschiedliche Achsen M₁, M₂ mischen, falls solche in der konkreten Ausgestaltung eines Regelkreiselements, beispielsweise der Sensoren 324, 326 vorliegen, wie im Folgenden illustriert: „nichtlineare Terme“: z.B. ΔT_{F, mod} ~ T_k ², T_k ³; „unterschiedliche Achsen M1, M2 mischen“: z.B. ΔT_F, _{M1, mod} ~ T_k,M1, T_k,M2 ², d.h., trotz der Tatsache, dass nur gleiche Achsen (in diesem Beispiel M1) miteinander wechselwirken, kann dennoch die Winkelstellung der anderen Achse (in diesem Beispiel M2 des Störers) Einfluss auf den Betrag der Wechselwirkung haben.
- Mathematische Modelle MM und zugehörige Parametersätze PS, die die verschiedenen gestörten Facetten 204 unabhängig voneinander modellieren und anpassen und/oder die verschiedenen störenden Facetten 204' bzw. deren Regelkreiselemente unabhängig voneinander in der Modellierung behandeln (lokale Parametrisierung). Ein Formelbeispiel wäre: ${\begin{matrix} Δ T_{FF, X} ({T}_{NFFs (FF)}, {c}_{X, NFFs (FF)}) = \sum_{n = {NFFs}} c_{FF, n, X} T_{n, X} \\ Δ T_{FF, Y} ({T}_{NFFs (FF)}, {c}_{Y, NFFs (FF)}) = \sum_{n = {NFFs}} c_{FF, n, Y} T_{n, Y} \end{matrix}$
d.h. für beide Sensor-Achsen (X,Y) und alle „Empfänger“-Facetten (Index FF) werden unabhängige Fits durchgeführt, in die die jeweiligen Nachbarfacetten NFFs(FF) (und deren relevante Sensor-Achse) mit eigenen Fit-Paramtetern CFF,n,X/Y einfließen.
- Mathematische Modelle MM und zugehörige Parametersätze PS, die die verschiedenen im Betrieb angesteuerten, diskreten Positionen (Winkellagen) der gestörten Facetten 204 unabhängig voneinander modellieren und anpassen.

BEZUGSZEICHENLISTE

100A: EUV-Lithographieanlage
100B: DUV-Lithographieanlage
102: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
104: Projektionssystem
106A: EUV-Lichtquelle
106B: DUV-Lichtquelle
108A: EUV-Strahlung
108B: DUV-Strahlung
110: Spiegel
112: Spiegel
114: Spiegel
116: Spiegel
118: Spiegel
120: Photomaske
122: Spiegel
124: Wafer
126: optische Achse
128: Linse
130: Spiegel
132: Medium
200: Facettenspiegel
202: Trägerplatte
204, 204': Facetten
300, 300': Tauchspulenaktuatoren
302: Befestigungshülse
306: Festkörpergelenk
308: Bein
312: Betätigungsstab
314, 314': Endstücke
316: Kipppunkt
318: Trennfläche
320, 320': Spulen
322, 322': Spulen
324, 324': Sensoren
326, 326': Sensoren
500: optisches System
502: Einstell-Einheit
504: Regler-Einheit
506: Regelkreis
508: Messeinrichtung
510: Vergleicher-Einheit
512: Vergleicher-Einheit
514: Rechner- und Speicher-Einheit
516: Signalleitung
600: Korrektureinheit
A, B: Typen
AS: Abstand
EA: empirische Abweichung
IP: iterativer Prozess
KS: kalibrierte Soll-Position
M1, M2, M3: Mittelachsen
M1: Spiegel
M2: Spiegel
M3: Spiegel
M4: Spiegel
M5: Spiegel
M6: Spiegel
MA: modellierte Abweichung
MI: Mess-Ist-Positionen
MM: mathematisches Modell
O, O': Ursprung
P: Pfeil
PS: Parametersatz
S701-S705: Schritte
S801-S803: Schritte
SG: Stellgröße
SI: Sensor-Ist-Positionen
SP: Soll-Positionen
U: Feldlinie
V: Verbindungslinie
VW: Vorwissen
WW: Wechselwirkung
x: Achse
y: Achse
α: Orientierung

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines mathematischen Modells (MM) zum Positionieren von Einzelspiegeln (204, 204') eines Facettenspiegels (200) in einem optischen System (500), insbesondere für eine Lithographieanlage (100A, 100B), wobei das optische System (500) aufweist: einen Facettenspiegel (200) mit Einzelspiegeln (204, 204'), Aktuatoren (300, 300'), welche dazu eingerichtet sind, die Einzelspiegel (204, 204') in Abhängigkeit von Stellgrößen (SG) zu positionieren, Sensoren (324, 324', 326, 326'), welche dazu eingerichtet sind, Sensor-Ist-Positionen (SI) der Einzelspiegel (204, 204') zu erfassen, eine Einstell-Einheit (502), welche dazu eingerichtet ist, Soll-Positionen (SP) der Einzelspiegel (204, 204') bereitzustellen, und eine Regler-Einheit (504), welche dazu eingerichtet ist, die Stellgrößen (SG) in Abhängigkeit der bereitgestellten Soll-Positionen (SP) und der erfassten Sensor-Ist-Positionen (SI) bereitzustellen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Bereitstellen (S701) der Soll-Positionen (SP) der Einzelspiegel (204, 204') mithilfe der Einstell-Einheit (502), b) Erfassen (S702) von Mess-Ist-Positionen (MI) der Einzelspiegel (204, 204') mithilfe einer Messeinrichtung (508), welche als Interferometer, Deflektometer und/oder Kamera ausgebildet ist, und c) Erzeugen (S705) eines mathematischen Modells (MM) zum Positionieren der Einzelspiegel (204, 204') in Abhängigkeit der erfassten Mess-Ist-Positionen (MI) und der Soll-Positionen (SP), wobei in Schritt c) eine Differenz (EA) zwischen einer jeweiligen Mess-Ist-Position (MI) und einer jeweiligen Soll-Position (SP) gebildet wird (S703) und das mathematische Modell (MM) in Abhängigkeit der gebildeten Differenz (EA) erzeugt wird (S705).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mathematische Modell (MM) eine Wechselwirkung (WW) zwischen zumindest zwei Komponenten (300, 300', 320, 320', 322, 322', 324, 324', 326, 326', 516) des optischen Systems (500) berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Wechselwirkung (WW) ein Übersprechen ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zumindest zwei Komponenten zwei Sensoren (324, 324', 326, 326'), zwei Aktuatoren (300, 300'), ein Aktuator (300) und ein Sensor (324, 326) oder diesen jeweils zugeordnete elektrische und/oder optische Verbindungen (516) oder Bauteile sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das mathematische Modell (MM) für die Positionierung eines jeweiligen Einzelspiegel (204, 204') ausschließlich Eigenschaften anderer Einzelspiegel (204, 204') gleichen Typs (A, B) oder diesen zugeordneter Aktuatoren (300, 300') und/oder Sensoren (324, 324', 326, 326') berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Eigenschaften eine Orientierung (α) und/oder einen Abstand (AS) der anderen Einzelspiegel (204') oder der diesen zugeordneten Aktuatoren (300, 300') und/oder Sensoren (324, 324', 326, 326') bezüglich des jeweiligen Einzelspiegels (204) oder eines diesem zugeordneten Aktuators (300, 300') und/oder Sensors (324, 324', 326, 326') aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das mathematische Modell (MM) iterativ (IP) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das mathematische Modell (MM) mithilfe einer numerischen Methode, insbesondere der Methode der kleinsten Quadrate, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Sensor-Ist-Positionen (SI), Mess-Ist-Positionen (MI) und die Soll-Positionen (SP) Winkellagen der Einzelspiegel (204, 204') sind.
Verfahren zum Positionieren von Einzelspiegeln (204, 204') eines Facettenspiegels (200) in einem optischen System (500), insbesondere in einer Lithographieanlage (100A, 100B), wobei das optische System (500) aufweist: einen Facettenspiegel (200) mit Einzelspiegeln (204, 204'), Aktuatoren (300, 300'), welche dazu eingerichtet sind, die Einzelspiegel (204, 204') in Abhängigkeit von Stellgrößen (SG) zu positionieren, Sensoren (324, 324', 326, 326'), welche dazu eingerichtet sind, Sensor-Ist-Positionen (SI) der Einzelspiegel (204, 204') zu erfassen, eine Einstell-Einheit (502), welche dazu eingerichtet ist, Soll-Positionen (SP) der Einzelspiegel (204, 204') bereitzustellen, und eine Regler-Einheit (504), welche dazu eingerichtet ist, die Stellgrößen (SG) in Abhängigkeit der bereitgestellten Soll-Positionen (SP), der erfassten Sensor-Ist-Positionen (SI) und eines mathematischen Modells (MM) bereitzustellen, wobei das mathematische Modell (MM) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 erzeugt wurde, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Bereitstellen (S801) der Soll-Positionen (SP) der Einzelspiegel (204, 204') mithilfe der Einstell-Einheit (502), b) Erfassen (S802) der Sensor-Ist-Positionen (SI) der Einzelspiegel (204, 204') mithilfe der Sensoren (324, 324', 326, 326'), und c) Bereitstellen (S803) der Stellgrößen (SG) in Abhängigkeit der bereitgestellten Soll-Positionen (SP), der erfassten Sensor-Ist-Positionen (SI) und des mathematischen Modells (MM) mithilfe der Regler-Einheit (504).
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die von der Einstell-Einheit (502) bereitgestellten Soll-Positionen (SP) mithilfe des mathematischen Modells (MM) kalibriert werden und die Regler-Einheit (504) die Stellgrößen (SG) in Abhängigkeit der kalibrierten Soll-Positionen (KS) und der erfassten Sensor-Ist-Positionen (SI) bereitstellt.
Optisches System (500), insbesondere für eine Lithographieanlage (100A, 100B), aufweisend: einen Facettenspiegel (200) mit Einzelspiegeln (204, 204'), Aktuatoren (300, 300'), welche dazu eingerichtet sind, die Einzelspiegel (204, 204') in Abhängigkeit von Stellgrößen (SG) zu positionieren, Sensoren (324, 324', 326, 326'), welche dazu eingerichtet sind, Sensor-Ist-Positionen (SI) der Einzelspiegel (204, 204') zu erfassen, eine Einstell-Einheit (502), welche dazu eingerichtet ist, Soll-Positionen (SP) der Einzelspiegel (204, 204') bereitzustellen, und eine Regler-Einheit (504), welche dazu eingerichtet ist, die Stellgrößen (SG) in Abhängigkeit der bereitgestellten Soll-Positionen (SP), der erfassten Sensor-Ist-Positionen (SI) und eines mathematischen Modells (MM) bereitzustellen, wobei das mathematische Modell (MM) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 erzeugt ist.
Lithographieanlage (100A, 100B) aufweisend ein optisches System (500) nach Anspruch 12.