DE102023128365A1 - Method and control device for controlling a position of a substrate holder of a lithography system, positioning system and lithography system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Steuern einer Position (r) eines Substrathalters (202) einer Lithographieanlage (1), wobei die Lithographieanlage (1) dazu eingerichtet ist, ein Bild (400) einer Maske (7) auf einem auf dem Substrathalter (202) angeordneten Substrat (204) abzubilden, mit den Schritten:
a) Empfangen (S2) eines oder mehrerer Druckwerte (w) einer Flüssigkeit (304) in einer Flüssigkeitsleitung (306) der Lithographieanlage (1), wobei die Flüssigkeitsleitung (306) zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente (108) der Lithographieanlage (1) eingerichtet ist,
b) Ermitteln (S3) einer Stellgröße (u) basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten (w) und einer vorermittelten Funktion (G) des Druckes (P) der Flüssigkeit (304) in Abhängigkeit eines Abbildungsfehlers (F) der Lithographieanlage (1) am Ort des Substrats (204), und
c) Ansteuern (S4) einer Aktoreinrichtung (206) zum Positionieren des Substrathalters (202) basierend auf der Stellgröße (u).
Method for controlling a position (r) of a substrate holder (202) of a lithography system (1), wherein the lithography system (1) is designed to image an image (400) of a mask (7) on a substrate (204) arranged on the substrate holder (202), comprising the steps:
a) receiving (S2) one or more pressure values (w) of a liquid (304) in a liquid line (306) of the lithography system (1), wherein the liquid line (306) is configured to control the temperature of a position-sensitive component (108) of the lithography system (1),
b) determining (S3) a control variable (u) based on the one or more received pressure values (w) and a pre-determined function (G) of the pressure (P) of the liquid (304) as a function of an imaging error (F) of the lithography system (1) at the location of the substrate (204), and
c) controlling (S4) an actuator device (206) for positioning the substrate holder (202) based on the manipulated variable (u).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Position eines Substrathalters einer Lithographieanlage, ein Positioniersystem zum Positionieren eines Substrathalters und eine Lithographieanlage mit einer derartigen Steuervorrichtung oder einem derartigen Positioniersystem.The present invention relates to a method and a control device for controlling a position of a substrate holder of a lithography system, a positioning system for positioning a substrate holder and a lithography system with such a control device or such a positioning system.
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.Microlithography is used to produce microstructured components, such as integrated circuits. The microlithography process is carried out using a lithography system that has an illumination system and a projection system. The image of a mask (reticle) illuminated by the illumination system is projected by the projection system onto a substrate, such as a silicon wafer, that is coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system in order to transfer the mask structure onto the light-sensitive coating of the substrate.
Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm, verwenden. Da die meisten Materialien Licht dieser Wellenlänge absorbieren, müssen bei solchen EUV-Lithographieanlagen reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.Driven by the pursuit of ever smaller structures in the manufacture of integrated circuits, EUV lithography systems are currently being developed that use light with a wavelength in the range of 0.1 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm. Since most materials absorb light of this wavelength, such EUV lithography systems must use reflective optics, i.e. mirrors, instead of - as previously - refractive optics, i.e. lenses.
Die Anforderungen an die Genauigkeit und Präzision der Abbildungseigenschaften von Lithographieanlagen steigen ständig an. Aus dynamischer Sicht gilt es im Zuge dessen den Einfluss von Störeinträgen auf die Bewegung verschiedener Bauteile der Lithographieanlage zu minimieren. Beispielsweise ist eine sehr genaue Positionierung von optischen Komponenten, insbesondere Spiegeln, und mechanischen Komponenten, insbesondere Sensorrahmen, der Lithographieanlage erforderlich. Dynamische Störanregungen von optischen und mechanischen Komponenten können zum Beispiel durch die Bewegung anderer Bauteile der Lithographieanlage erzeugt werden. Weiterhin ist es aufgrund steigender thermischer Anforderungen erforderlich, optische und mechanische Komponenten der Lithographieanlage, insbesondere Spiegel und Sensorrahmen, zu kühlen. Zur Kühlung ist eine Kühlvorrichtung mit Kühlleitungen notwendig, durch welche eine Kühlflüssigkeit zur zu kühlenden Komponente transportiert wird. Dies führt zu einer weiteren Quelle für dynamische Störanregungen in Form von akustischen Störungen. Akustische Störungen werden beispielsweise als Longitudinalwellen durch die Kühlflüssigkeiten in den Kühlleitungen zur zu kühlenden Komponente übertragen.The requirements for the accuracy and precision of the imaging properties of lithography systems are constantly increasing. From a dynamic point of view, it is therefore important to minimize the influence of interference on the movement of various components of the lithography system. For example, very precise positioning of optical components, in particular mirrors, and mechanical components, in particular sensor frames, of the lithography system is required. Dynamic interference from optical and mechanical components can be generated, for example, by the movement of other components of the lithography system. Furthermore, due to increasing thermal requirements, it is necessary to cool optical and mechanical components of the lithography system, in particular mirrors and sensor frames. For cooling, a cooling device with cooling lines is required, through which a coolant is transported to the component to be cooled. This leads to another source of dynamic interference in the form of acoustic interference. Acoustic interference is transmitted, for example, as longitudinal waves through the coolants in the cooling lines to the component to be cooled.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Lithographieanlage bereitzustellen.Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved method for operating a lithography system.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Steuern einer Position eines Substrathalters einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Lithographieanlage ist dazu eingerichtet, ein Bild einer Maske auf einem auf dem Substrathalter angeordneten Substrat abzubilden. Außerdem umfasst das Verfahren die Schritte:
- a) Empfangen eines oder mehrerer Druckwerte einer Flüssigkeit in einer Flüssigkeitsleitung der Lithographieanlage, wobei die Flüssigkeitsleitung zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente der Lithographieanlage eingerichtet ist,
- b) Ermitteln einer Stellgröße basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten und einer vorermittelten Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit eines Abbildungsfehlers der Lithographieanlage am Ort des Substrats, und
- c) Ansteuern einer Aktoreinrichtung zum Positionieren des Substrathalters basierend auf der Stellgröße.
- a) receiving one or more pressure values of a liquid in a liquid line of the lithography system, wherein the liquid line is configured to control the temperature of a position-sensitive component of the lithography system,
- b) determining a control variable based on the one or more received pressure values and a pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of an imaging error of the lithography system at the location of the substrate, and
- c) Controlling an actuator device for positioning the substrate holder based on the manipulated variable.
Treten Druckschwankungen der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung auf, welche zum Temperieren (z. B. Kühlen) der positionssensitiven Komponente dient, so kann die Position der positionssensitiven Komponente durch akustische Störanregungen in unerwünschter Weise verändert werden. Dies führt zu einem Abbildungsfehler beim Abbilden der Maske (z. B. Lithographiemaske) auf dem Substrat. Durch Steuern der Position des Substrathalters in Abhängigkeit gemessener momentaner Druckwerte der Kühlflüssigkeit in der Kühlleitung kann der Abbildungsfehler zumindest teilweise kompensiert werden.If pressure fluctuations occur in the liquid in the liquid line used to temper (e.g. cool) the position-sensitive component, the position of the position-sensitive component can be changed in an undesirable way by acoustic interference. This leads to an imaging error when imaging the mask (e.g. lithography mask) on the substrate. The imaging error can be at least partially compensated by controlling the position of the substrate holder depending on measured instantaneous pressure values of the cooling liquid in the cooling line.
Die Lithographieanlage ist zum Beispiel eine EUV- oder eine DUV-Lithographieanlage. Dabei steht EUV für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm. Weiterhin steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm.The lithography system is, for example, an EUV or a DUV lithography system. EUV stands for "extreme ultraviolet" (EUV) and describes a wavelength of the working light in the range of 0.1 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm. DUV also stands for "deep ultraviolet" (DUV) and describes a wavelength of the working light between 30 nm and 250 nm.
Die EUV- oder DUV-Lithographieanlage umfasst ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem. Insbesondere wird mit der EUV- oder DUV-Lithographieanlage das Bild der mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Wafer und/oder Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.The EUV or DUV lithography system includes an illumination system and a projection system. In particular, the EUV or DUV lithography system projects the image of the mask (reticle) illuminated by means of the illumination system by means of the projection system onto a substrate coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system, for example a wafer and/or silicon wafer, in order to transfer the mask structure to the light-sensitive coating of the substrate.
Die Lithographieanlage weist beispielsweise eine Temperiervorrichtung (z. B. Kühlvorrichtung) auf, welche die Flüssigkeitsleitung zum Transportieren der Flüssigkeit zur positionssensitiven Komponente umfasst.The lithography system has, for example, a temperature control device (e.g. cooling device) which comprises the liquid line for transporting the liquid to the position-sensitive component.
Die positionssensitive Komponente der Lithographieanlage kann eine optische oder eine mechanische Komponente der Lithographieanlage, z. B. einer Projektionsoptik der Lithographieanlage, sein. Die positionssensitive Komponente ist insbesondere ein Bauteil, das im Betrieb der Lithographieanlage mit nur kleinen Toleranzen auf einer genauen Position gehalten werden muss.The position-sensitive component of the lithography system can be an optical or a mechanical component of the lithography system, e.g. a projection optics of the lithography system. The position-sensitive component is in particular a component that must be held in a precise position with only small tolerances during operation of the lithography system.
Eine Kühlvorrichtung ist beispielsweise zur Kühlung einer oder mehrerer positionssensitiver Komponenten der Lithographieanlage eingerichtet. Die Kühlvorrichtung dient insbesondere zur Vermeidung hoher Temperaturen und Temperaturschwankungen der zu kühlenden Komponente(n). Insbesondere Spiegel einer EUV-Lithographieanlage (als Beispiel einer optischen Komponente) erwärmen sich infolge einer Absorption der energiereichen EUV-Strahlung. Dadurch hervorgerufene hohe Temperaturen und Temperaturschwankungen im Spiegel und damit einhergehende thermische Verformungen des Spiegels können zu Wellenfrontaberrationen führen und damit die Abbildungseigenschaften der Spiegel beeinträchtigen. Zur Vermeidung von thermisch induzierten Deformationen werden optische Komponenten der Lithographieanlage aktiv gekühlt.A cooling device is set up, for example, to cool one or more position-sensitive components of the lithography system. The cooling device is used in particular to avoid high temperatures and temperature fluctuations of the component(s) to be cooled. In particular, mirrors of an EUV lithography system (as an example of an optical component) heat up as a result of absorption of the high-energy EUV radiation. The high temperatures and temperature fluctuations in the mirror caused by this and the associated thermal deformations of the mirror can lead to wavefront aberrations and thus impair the imaging properties of the mirrors. To avoid thermally induced deformations, optical components of the lithography system are actively cooled.
Die Kühlvorrichtung kann auch (zusätzlich oder stattdessen) zum Kühlen beispielsweise eines Sensorrahmens (als Beispiel einer positionssensitiven Komponente) dienen. Dadurch kann eine Erwärmung des Sensorrahmens durch Wärmestrahlung verhindert werden. Wärmestrahlung wird insbesondere durch von Spiegeloberflächen oder Strukturelementen absorbiertes Arbeitslicht der Lithographieanlage verursacht. Weitere Wärmequellen können beispielsweise Aktoren und Heizköpfe sein. Mithilfe der Kühlvorrichtung kann eine stabile Temperaturumgebung für den Sensorrahmen geschaffen werden. Dadurch kann eine Positionsmessung des Spiegels oder der mehreren Spiegel mit Hilfe der von dem Sensorrahmen gehaltenen Sensorvorrichtung mit einer höheren Genauigkeit durchgeführt werden.The cooling device can also be used (in addition to or instead of) cooling, for example, a sensor frame (as an example of a position-sensitive component). This can prevent the sensor frame from heating up due to thermal radiation. Thermal radiation is caused in particular by working light of the lithography system absorbed by mirror surfaces or structural elements. Other heat sources can be, for example, actuators and heating heads. The cooling device can be used to create a stable temperature environment for the sensor frame. This allows a position measurement of the mirror or the multiple mirrors to be carried out with greater accuracy using the sensor device held by the sensor frame.
Bei der Flüssigkeit handelt es sich insbesondere um eine Temperierflüssigkeit (z. B. Kühlflüssigkeit). Bei der Flüssigkeit handelt es sich zum Beispiel um Wasser.The liquid is in particular a tempering liquid (e.g. cooling liquid). The liquid is, for example, water.
Die Temperiervorrichtung (z. B. Kühlvorrichtung) weist beispielsweise eine Temperiereinheit (z. B. Kühleinheit) zum Temperieren (z. B. Kühlen) der Flüssigkeit auf. Die Temperiervorrichtung umfasst die Flüssigkeitsleitung und kann außerdem weitere Flüssigkeitsleitungen zum Transportieren der Flüssigkeit aufweisen. Die Temperiervorrichtung umfasst zudem ein oder mehrere Pumpen zum Erzeugen einer erforderlichen Flussrate der Flüssigkeit in der Leitung und ein oder mehrere Ventile zum Steuern des Flusses durch die Leitung.The temperature control device (e.g. cooling device) has, for example, a temperature control unit (e.g. cooling unit) for temperature control (e.g. cooling) of the liquid. The temperature control device comprises the liquid line and can also have further liquid lines for transporting the liquid. The temperature control device also comprises one or more pumps for generating a required flow rate of the liquid in the line and one or more valves for controlling the flow through the line.
Die Temperiervorrichtung kann eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der positionssensitiven Komponente oder auch eine Heizvorrichtung zum Heizen der positionssensitiven Komponente sein.The tempering device can be a cooling device for cooling the position-sensitive component or a heating device for heating the position-sensitive component.
Die Flüssigkeitsleitung/en ist/sind zum Beispiel aus Metall, wie beispielsweise Edelstahl.The liquid line(s) is/are made of metal, such as stainless steel.
Der eine oder die mehreren Druckwerte der Flüssigkeit weisen zum Beispiel eine Amplitude einer Druckschwankung auf. Der eine oder die mehreren Druckwerte der Flüssigkeit weisen zum Beispiel eine Amplitude einer longitudinalen Druckschwankung auf.The one or more pressure values of the fluid comprise, for example, an amplitude of a pressure fluctuation. The one or more pressure values of the fluid comprise, for example, an amplitude of a longitudinal pressure fluctuation.
Die Lithographieanlage ist dazu eingerichtet, ein Bild einer Maske (Retikel) auf einem auf dem Substrathalter angeordneten Substrat (z. B. einem Wafer) abzubilden. Das Substrat weist insbesondere eine lichtempfindliche Schicht auf. Das Substrat ist weiterhin insbesondere im Bereich eines Bildfeldes in einer Bildebene der Lithographieanlage (z. B. der Projektionsoptik der Lithographieanlage) angeordnet.The lithography system is designed to image an image of a mask (reticle) on a substrate (e.g. a wafer) arranged on the substrate holder. The substrate has in particular a light-sensitive layer. The substrate is further arranged in particular in the region of an image field in an image plane of the lithography system (e.g. the projection optics of the lithography system).
Der Substrathalter (z. B. Waferhalter) der Lithographieanlage ist zum Halten des Substrats eingerichtet. Der Substrathalter weist insbesondere eine Oberfläche auf, auf der das Substrat angeordnet wird.The substrate holder (e.g. wafer holder) of the lithography system is designed to hold the substrate. The substrate holder has in particular a surface on which the substrate is arranged.
Die Lithographieanlage weist zudem beispielsweise eine Aktoreinrichtung (z. B. einen Substratverlagerungsantrieb) auf, welche einen oder mehrere Aktoren umfasst. Mittels der Aktoreinrichtung ist der Substrathalter zusammen mit dem Substrat bewegbar.The lithography system also has, for example, an actuator device (e.g. a substrate displacement drive) which comprises one or more actuators. The substrate holder can be moved together with the substrate by means of the actuator device.
Die Aktoreinrichtung ist beispielsweise dazu eingerichtet, den Substrathalter in allen seinen sechs Starrkörperfreiheitsgraden zu bewegen. Die sechs Starrkörperfreiheitsgrade umfassen insbesondere drei Translationsfreiheitsgrade in Bezug auf drei Richtungen, welche einen dreidimensionalen Raum aufspannen (z. B. jeweils zueinander senkrecht angeordnet sind). Die sechs Starrkörperfreiheitsgrade umfassen außerdem drei Rotationsfreiheitsgrade in Bezug auf eine jeweilige Rotation um die drei Richtungen.The actuator device is designed, for example, to move the substrate holder in all of its six rigid body degrees of freedom. The six rigid body degrees of freedom include, in particular, three translational degrees of freedom with respect to three Directions that span a three-dimensional space (e.g. are arranged perpendicular to each other). The six rigid body degrees of freedom also include three rotational degrees of freedom with respect to a respective rotation around the three directions.
Bei dem Verfahren wird eine Stellgröße basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten und einer vorermittelten Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit eines Abbildungsfehlers der Lithographieanlage am Ort des Substrats ermittelt. Insbesondere gibt die vorermittelte Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers der Lithographieanlage ein Ausmaß des Abbildungsfehlers an, der durch eine Druckschwankung mit einer bestimmten Größe (z. B. einer bestimmten Amplitude) bei Belichtung des Substrats verursacht wird.In the method, a control variable is determined based on the one or more received pressure values and a pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of an imaging error of the lithography system at the location of the substrate. In particular, the pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error of the lithography system indicates an extent of the imaging error that is caused by a pressure fluctuation of a certain size (e.g. a certain amplitude) when the substrate is exposed.
Durch Ansteuern der Aktoreinrichtung zum Positionieren des Substrathalters basierend auf der Stellgröße, wird der Abbildungsfehler, welcher von der Druckschwankung abhängt, kompensiert. Dieses Positionieren (d. h. Bewegen) des Substrathalters zur Kompensation des Abbildungsfehlers erfolgt insbesondere zusätzlich zu einer Bewegung des Substrathalters in einem normalen Betrieb der Lithographieanlage, welche dazu dient, verschiedene Bereiche auf dem Substrat zu belichten.By controlling the actuator device for positioning the substrate holder based on the control variable, the imaging error, which depends on the pressure fluctuation, is compensated. This positioning (i.e. moving) of the substrate holder to compensate for the imaging error is carried out in particular in addition to a movement of the substrate holder during normal operation of the lithography system, which serves to expose different areas on the substrate.
Das Ansteuern der Aktoreinrichtung zum Positionieren des Substrathalters basierend auf der Stellgröße kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Substrathalter in einem, in mehreren oder in allen seiner sechs Starrkörperfreiheitsgraden bewegt wird.The actuation of the actuator device for positioning the substrate holder based on the manipulated variable can, for example, be carried out in such a way that the substrate holder is moved in one, in several or in all of its six rigid body degrees of freedom.
Beispielsweise kann eine Druckschwankung zu einer Verschiebung von auf dem Substrat abgebildeten Strukturen führen (sog. Line-of-Sight-Fehler). In diesem Fall wird der Substrathalter mit dem Substrat derart verschoben, dass die abgebildeten Strukturen dennoch am richtigen Ort auf dem Substrat erscheinen.For example, a pressure fluctuation can lead to a shift in structures imaged on the substrate (so-called line-of-sight error). In this case, the substrate holder with the substrate is shifted in such a way that the imaged structures still appear in the correct place on the substrate.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente eines Projektionssystems der Lithographieanlage eingerichtet, und/oder
ist die positionssensitive Komponente eine mechanische Komponente, insbesondere ein Sensorrahmen, oder eine optische Komponente, insbesondere ein Spiegel, der Lithographieanlage.According to one embodiment, the liquid line is designed to control the temperature of a position-sensitive component of a projection system of the lithography system, and/or
the position-sensitive component is a mechanical component, in particular a sensor frame, or an optical component, in particular a mirror, of the lithography system.
Die positionssensitive Komponente der Lithographieanlage ist beispielsweise ein Spiegel der Lithographieanlage, z. B. ein Spiegel des Projektionssystems bzw. der Projektionsoptik der Lithographieanlage. Die Spiegel einer Projektionsoptik einer EUV-Lithographieanlage sind üblicherweise mittels Aktoren an einem Tragrahmen beweglich befestigt, um eine Position des jeweiligen Spiegels genau anpassen zu können.The position-sensitive component of the lithography system is, for example, a mirror of the lithography system, e.g. a mirror of the projection system or the projection optics of the lithography system. The mirrors of a projection optics of an EUV lithography system are usually movably attached to a support frame by means of actuators in order to be able to precisely adjust the position of the respective mirror.
Die positionssensitive Komponente der Lithographieanlage kann auch eine Rahmenstruktur sein, die als (z. B. optische) Referenz dient. Die positionssensitive Komponente kann zum Beispiel ein Sensorrahmen der Lithographieanlage, z. B. der Projektionsoptik der Lithographieanlage, sein. Ein Sensorrahmen weist üblicherweise eine Sensorvorrichtung zum Messen einer aktuellen Position einer oder mehrerer optischer Komponenten der Lithographieanlage relativ zu dem Sensorrahmen auf. Der Sensorrahmen ist beispielsweise bezüglich eines Tragrahmens der optischen Komponente(n) schwingungsentkoppelt gelagert. Die Sensorvorrichtung umfasst z. B. einen oder mehrere Sensoren, wie zum Beispiel Interferometer und/oder andere Messvorrichtungen zum Erfassen einer Position der optischen Komponente(n). Die optische Komponente(n) kann/können beispielsweise Reflektorelemente aufweisen zum Reflektieren eines von den Sensoren ausgesendeten Lichts (z. B. Laserlichts). Beispielswiese dienen der eine oder die mehreren Sensoren zum Erfassen einer Position der optischen Komponente(n) in sechs Freiheitsgraden. Die sechs Freiheitsgrade umfassen insbesondere drei Translationsfreiheitgrade (z. B. in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen) und drei Rotationsfreiheitgrade (z. B. bezüglich einer Rotation um die drei zueinander senkrechten Raumrichtungen).The position-sensitive component of the lithography system can also be a frame structure that serves as a (e.g. optical) reference. The position-sensitive component can be, for example, a sensor frame of the lithography system, e.g. the projection optics of the lithography system. A sensor frame usually has a sensor device for measuring a current position of one or more optical components of the lithography system relative to the sensor frame. The sensor frame is, for example, mounted in a vibration-decoupled manner with respect to a support frame of the optical component(s). The sensor device comprises, for example, one or more sensors, such as interferometers and/or other measuring devices for detecting a position of the optical component(s). The optical component(s) can, for example, have reflector elements for reflecting light emitted by the sensors (e.g. laser light). For example, the one or more sensors serve to detect a position of the optical component(s) in six degrees of freedom. The six degrees of freedom include in particular three translational degrees of freedom (e.g. in three mutually perpendicular spatial directions) and three rotational degrees of freedom (e.g. with respect to a rotation around the three mutually perpendicular spatial directions).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung zum Kühlen der positionssensitiven Komponente der Lithographieanlage eingerichtet.According to a further embodiment, the liquid line is configured to cool the position-sensitive component of the lithography system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Substrat eine Haupterstreckungsebene auf, die sich in einer ersten Richtung und einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung erstreckt. Außerdem ist der Abbildungsfehler der Lithographieanlage ein Abbildungsfehler, durch den sich das Bild der Maske auf dem Substrat in der ersten und/oder der zweiten Richtung verschiebt, und/oder ist der Abbildungsfehler der Lithographieanlage ein Abbildungsfehler, der durch eine Verkippung einer auf dem Substrat auftreffenden Wellenfront in der ersten und/oder der zweiten Richtung erzeugt wird.According to a further embodiment, the substrate has a main extension plane that extends in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction. In addition, the imaging error of the lithography system is an imaging error by which the image of the mask on the substrate shifts in the first and/or second direction, and/or the imaging error of the lithography system is an imaging error that is generated by a tilting of a wave front impinging on the substrate in the first and/or second direction.
Bei einer (lateralen) Verschiebung von auf dem Substrat abgebildeten Strukturen spricht man von einem sog. Line-of-Sight-Fehler. Dabei wird die Sehlinie (Engl.: Line-of-Sight) der Lithographieanlage, insbesondere der Projektionsoptik der Lithographieanlage, auf dem Substrat aus einer Sollposition verschoben. Der Line-of-Sight-Fehler einer Lithographieanlage hat üblicherweise einen maßgebenden Anteil am Fehlerbudget einer Lithographieanlage. Insbesondere ist der Line-of-Sight-Fehler eine der wichtigsten Größen, um die Genauigkeit einer Lithographieanlage zu charakterisieren. Der Line-of-Sight-Fehler spielt insbesondere auch eine wesentliche Rolle für die Überdeckungsgenauigkeit bei der Abfolge mehrerer fotolithografischer Strukturierungen des Substrats.A (lateral) shift of structures imaged on the substrate is referred to as a so-called line-of-sight error. The line of sight of the lithography system, in particular the projection optics of the lithography system, is shifted from a target position on the substrate. The line-of-sight error of a lithography system usually has a decisive Share of the error budget of a lithography system. In particular, the line-of-sight error is one of the most important variables for characterizing the accuracy of a lithography system. The line-of-sight error also plays a key role in the coverage accuracy in the sequence of several photolithographic structurings of the substrate.
Hier wird vorgeschlagen, den Substrathalter mit dem Substrat derart zu verschieben, dass ein Line-of-Sight-Fehler ausgeglichen (z. B. reduziert und/oder vollständig kompensiert) werden kann.Here, it is proposed to move the substrate holder with the substrate in such a way that a line-of-sight error can be compensated (e.g. reduced and/or completely compensated).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Substrathalter eine Oberfläche zum Tragen des Substrats auf, welche sich in einer ersten Richtung und einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung erstreckt. Außerdem wird die Aktoreinrichtung derart angesteuert, dass der Substrathalter in der ersten Richtung, der zweiten Richtung und/oder einer zu der ersten und zweiten Richtung senkrechten dritten Richtung bewegt wird, und/oder dass der Substrathalter um die erste Richtung, die zweite Richtung und/oder die dritte Richtung gedreht wird.According to a further embodiment, the substrate holder has a surface for supporting the substrate, which extends in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction. In addition, the actuator device is controlled such that the substrate holder is moved in the first direction, the second direction and/or a third direction perpendicular to the first and second directions, and/or that the substrate holder is rotated about the first direction, the second direction and/or the third direction.
Somit kann der Substrathalter basierend auf der Stellgröße in drei Translationsfreiheitsgraden und drei Rotationsfreiheitsgraden in Bezug auf die erste, zweite und dritte Richtung bewegt werden.Thus, based on the manipulated variable, the substrate holder can be moved in three translational degrees of freedom and three rotational degrees of freedom with respect to the first, second and third directions.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die vorermittelte Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers der Lithographieanlage durch wiederholtes Abbilden der Maske auf dem Substrat bei ortsfestem Substrathalter und für mehrere voneinander verschiedene in die Flüssigkeit induzierte Druckschwankungen ermittelt.According to a further embodiment, the pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error of the lithography system is determined by repeatedly imaging the mask on the substrate with a stationary substrate holder and for several different pressure fluctuations induced in the liquid.
Bei der vorermittelten Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers handelt es sich insbesondere um eine vorermittelte Kalibrierfunktion. Die Kalibrierfunktion wird insbesondere zeitlich vor den Schritten a) bis c) ermittelt. Die Kalibrierfunktion kann beispielsweise vor einer ersten Inbetriebnahme der Lithographieanlage ermittelt werden. Die Kalibrierfunktion kann beispielsweise auch - stattdessen oder zusätzlich - zeitlich unmittelbar vor einer Belichtung eines bestimmten Substrats ermittelt werden.The pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error is in particular a pre-determined calibration function. The calibration function is in particular determined before steps a) to c). The calibration function can be determined, for example, before the lithography system is first put into operation. The calibration function can also be determined, for example - instead or in addition - immediately before an exposure of a specific substrate.
In einem normalen Betrieb der Lithographieanlage wird der Substrathalter bewegt, um verschiedene Bereiche auf dem Substrat zu belichten. Zusätzlich wird der Substrathalter vorliegend bewegt, um einen Abbildungsfehler zu kompensieren. Zum Ermitteln der Kalibierfunktion verbleibt der Substrathalter jedoch ortsfest, d. h. wird nicht mittels der Aktoreinrichtung bewegt.During normal operation of the lithography system, the substrate holder is moved to expose different areas on the substrate. In addition, the substrate holder is moved in this case to compensate for an imaging error. However, to determine the calibration function, the substrate holder remains stationary, i.e. is not moved by the actuator device.
Zum Ermitteln der Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers werden mehrere voneinander verschiedene Druckschwankungen in die Flüssigkeit induziert. Die mehreren voneinander verschiedenen Druckschwankungen weisen beispielsweise verschieden große Druckamplituden auf. Die mehreren voneinander verschiedenen Druckschwankungen werden beispielsweise mithilfe eines Lautsprechers (z. B. Wasserlautsprechers) in die Flüssigkeit induziert (d. h. emittiert).To determine the function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error, several different pressure fluctuations are induced in the liquid. The several different pressure fluctuations have, for example, different pressure amplitudes. The several different pressure fluctuations are induced (i.e. emitted) in the liquid using, for example, a loudspeaker (e.g. water loudspeaker).
In Ausführungsformen umfasst das Verfahren vor Schritt a) einen Schritt eines Ermittelns der Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers der Lithographieanlage durch wiederholte Abbildungen der Maske auf dem Substrat bei ortsfestem Substrathalter und für mehrere voneinander verschiedene in die Flüssigkeit induzierte Druckschwankungen.In embodiments, the method comprises, before step a), a step of determining the function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error of the lithography system by repeatedly imaging the mask on the substrate with a stationary substrate holder and for a plurality of different pressure fluctuations induced in the liquid.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die vorermittelte Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers der Lithographieanlage eine lineare Funktion.According to a further embodiment, the pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error of the lithography system is a linear function.
In anderen Ausführungsformen kann die vorermittelte Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers der Lithographieanlage auch eine nicht-lineare Funktion sein, nicht-lineare Anteile aufweisen und/oder frequenzabhängig sein.In other embodiments, the pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of the imaging error of the lithography system can also be a non-linear function, have non-linear components and/or be frequency-dependent.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird/werden der eine oder die mehreren Druckwerte der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung von einem oder mehreren an der Flüssigkeitsleitung angeordneten Drucksensoren empfangen.According to a further embodiment, the one or more pressure values of the liquid in the liquid line are received by one or more pressure sensors arranged on the liquid line.
Der eine oder die mehreren Drucksensoren sind zum Erfassen eines Drucks der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung eingerichtet. Der eine oder die mehreren Drucksensoren sind insbesondere in Fluidverbindung mit der Flüssigkeitsleitung. Bei dem einen oder den mehreren Drucksensoren handelt es sich zum Beispiel um piezoelektrische Drucksensoren, Flüssigkeitsmanometer, Kolbenmanometer, Federmanometer oder auch andere Druckmessgeräte zum Messen eines Drucks einer Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung.The one or more pressure sensors are designed to detect a pressure of the liquid in the liquid line. The one or more pressure sensors are in particular in fluid communication with the liquid line. The one or more pressure sensors are, for example, piezoelectric pressure sensors, liquid manometers, piston manometers, spring manometers or other pressure measuring devices for measuring a pressure of a liquid in the liquid line.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist/sind der eine oder die mehreren Drucksensoren in einem Projektionssystem der Lithographieanlage und/oder in Bezug auf eine Strömungsrichtung der Flüssigkeit am Eingang und/oder am Ausgang des Projektionssystems angeordnet.According to a further embodiment, the one or more pressure sensors are arranged in a projection system of the lithography system and/or with respect to a flow direction of the liquid at the inlet and/or at the outlet of the projection system.
Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die zu temperierende positionssensitive Komponente eine Komponente des Projektionssystems ist. Denn dann kann die Druckerfassung nahe an der zu temperierenden positionssensitiven Komponente erfolgen.This is particularly advantageous if the position-sensitive component to be tempered is a component of the projection system. This is because the pressure can then be detected close to the position-sensitive component to be tempered.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung zum Temperieren eines Sensorrahmens der Lithographieanlage eingerichtet, und ist/sind der eine oder die mehreren Drucksensoren in Bezug auf eine Strömungsrichtung der Flüssigkeit unmittelbar vor dem Sensorrahmen angeordnet.According to a further embodiment, the liquid line is configured to temper a sensor frame of the lithography system, and the one or more pressure sensors are arranged directly in front of the sensor frame with respect to a flow direction of the liquid.
Dadurch kann die Druckerfassung der Flüssigkeit möglichst nahe an dem mittels der Flüssigkeit zu temperierenden Sensorrahmen erfolgen.This allows the pressure of the liquid to be measured as close as possible to the sensor frame to be tempered by the liquid.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung zum Temperieren eines Spiegels der Lithographieanlage eingerichtet, und ist/sind der eine oder die mehreren Drucksensoren in Bezug auf eine Strömungsrichtung der Flüssigkeit unmittelbar vor dem Spiegel angeordnet.According to a further embodiment, the liquid line is configured to control the temperature of a mirror of the lithography system, and the one or more pressure sensors are arranged directly in front of the mirror with respect to a flow direction of the liquid.
Dadurch kann die Druckerfassung der Flüssigkeit möglichst nahe an dem mittels der Flüssigkeit zu temperierenden Spiegel erfolgen.This allows the pressure of the liquid to be measured as close as possible to the level to be tempered by the liquid.
In Ausführungsformen kann bei dem Verfahren auch eine Position der positionssensitiven Komponente der Lithographieanlage gesteuert und/oder geregelt werden. Dazu ist eine weitere Aktoreinrichtung zum Positionieren der positionssensitiven Komponente vorgesehen. Weiterhin weist das Verfahren auf:
- Ermitteln einer weiteren Stellgröße basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten, und
- Ansteuern der weiteren Aktoreinrichtung zum Positionieren der positionssensitiven Komponente basierend auf der Stellgröße.
- Determining a further manipulated variable based on the one or more received pressure values, and
- Controlling the further actuator device for positioning the position-sensitive component based on the manipulated variable.
Dadurch kann eine Druckschwankung am Ort der positionssensitiven Komponente kompensiert werden. Damit können Abbildungsfehler noch besser vermieden werden.This allows pressure fluctuations at the location of the position-sensitive component to be compensated. This makes it even easier to avoid imaging errors.
Beispielsweise werden die Druckwerte in Zuleitungen der temperierten positionssensitiven Komponente gemessen.For example, the pressure values in supply lines of the tempered position-sensitive component are measured.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Position eines Substrathalters einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Lithographieanlage ist dazu eingerichtet, ein Bild einer Maske auf einem auf dem Substrathalter angeordneten Substrat abzubilden. Weiterhin weist die Steuervorrichtung auf:
- eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines oder mehrerer Druckwerte einer Flüssigkeit in einer Flüssigkeitsleitung der Lithographieanlage, wobei die Flüssigkeitsleitung zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente der Lithographieanlage eingerichtet ist,
- eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Stellgröße basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten und einer vorermittelten Funktion des Druckes der Flüssigkeit in Abhängigkeit eines Abbildungsfehlers der Lithographieanlage am Ort des Substrats, und
- eine Ansteuereinrichtung zum Ansteuern einer Aktoreinrichtung zum Positionieren des Substrathalters basierend auf der Stellgröße.
- a receiving device for receiving one or more pressure values of a liquid in a liquid line of the lithography system, wherein the liquid line is configured for tempering a position-sensitive component of the lithography system,
- a determination device for determining a control variable based on the one or more received pressure values and a pre-determined function of the pressure of the liquid as a function of an imaging error of the lithography system at the location of the substrate, and
- a control device for controlling an actuator device for positioning the substrate holder based on the manipulated variable.
Die jeweilige vorstehend oder nachstehend beschriebene Einrichtung, wie beispielsweise die Steuervorrichtung, die Empfangseinrichtung, die Ermittlungseinrichtung und die Ansteuereinrichtung, kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einrichtung zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einrichtung als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als ein Algorithmus, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Ferner kann die entsprechende Einrichtung auch als Teil eines übergeordneten Steuerungssystems der Lithographieanlage ausgebildet sein.The respective device described above or below, such as the control device, the receiving device, the detection device and the control device, can be implemented using hardware and/or software. In a hardware implementation, the respective device can be designed as a computer or as a microprocessor, for example. In a software implementation, the respective device can be designed as a computer program product, as a function, as a routine, as an algorithm, as part of a program code or as an executable object. Furthermore, the corresponding device can also be designed as part of a higher-level control system of the lithography system.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Positioniersystem zum Positionieren eines Substrathalters einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Das Positioniersystem weist auf:
- einen Substrathalter,
- eine Aktoreinrichtung zum Bewegen des Substrathalters, und eine wie vorstehend beschriebene Steuervorrichtung.
- a substrate holder,
- an actuator device for moving the substrate holder, and a control device as described above.
In Ausführungsformen weist das Positioniersystem ferner eine Flüssigkeitsleitung zum Temperieren einer positionssensitiven Komponente und/oder einen oder mehrere Drucksensoren zum Erfassen eines Druckwertes der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung auf.In embodiments, the positioning system further comprises a liquid line for tempering a position-sensitive component and/or one or more pressure sensors for detecting a pressure value of the liquid in the liquid line.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Lithographieanlage, insbesondere eine EUV-Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Lithographieanlage weist eine wie vorstehend beschriebene Steuervorrichtung und/oder ein wie vorstehend beschriebenes Positioniersystem auf.According to a fourth aspect, a lithography system, in particular an EUV lithography system, is proposed. The lithography system has a control device as described above and/or a positioning system as described above.
Die positionssensitive Komponente ist bevorzugt eine positionssensitive Komponente einer Projektionsoptik der Lithographieanlage (Projektionsbelichtungsanlage). Die positionssensitive Komponente kann jedoch auch eine positionssensitive Komponente eines Beleuchtungssystems der Lithographieanlage sein.The position-sensitive component is preferably a position-sensitive component of a pro projection optics of the lithography system (projection exposure system). However, the position-sensitive component can also be a position-sensitive component of an illumination system of the lithography system.
„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.In this case, "one" is not necessarily to be understood as being limited to just one element. Rather, several elements, such as two, three or more, can also be provided. Any other counting word used here is also not to be understood as being limited to the exact number of elements mentioned. Rather, numerical deviations upwards and downwards are possible, unless otherwise stated.
Die für das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für den zweiten bis vierten Aspekt entsprechend und umgekehrt.The embodiments and features described for the method according to the first aspect apply accordingly to the second to fourth aspects and vice versa.
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.Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with respect to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
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.
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1 zeigt einen schematischen Meridionalschnitt einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie gemäß einer Ausführungsform; -
2 zeigt ein Projektionssystemder Projektionsbelichtungsanlage aus 1 gemäß einer Ausführungsform; -
3 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Position eines Substrathalters einer Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform; -
4 zeigt eine Abbildung von Strukturen auf einem Substrat gemäß einer Ausführungsform; -
5 zeigt eine Kalibrierfunktion gemäß einer Ausführungsform; -
6 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerung einer Position eines Substrathalters gemäß einer Ausführungsform; und -
7 zeigt funktionelle Komponenten einer Steuervorrichtung des Projektionssystems aus2 gemäß einer Ausführungsform.
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1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography according to an embodiment; -
2 shows a projection system of the projection exposure system from1 according to one embodiment; -
3 shows a flow diagram of a method for controlling a position of a substrate holder of a projection exposure apparatus according to an embodiment; -
4 shows an illustration of structures on a substrate according to an embodiment; -
5 shows a calibration function according to an embodiment; -
6 shows a block diagram of a control of a position of a substrate holder according to an embodiment; and -
7 shows functional components of a control device of theprojection system 2 according to one embodiment.
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.In the figures, identical or functionally equivalent elements have been given the same reference symbols unless otherwise stated. It should also be noted that the representations in the figures are not necessarily to scale.
Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9, insbesondere in einer Scanrichtung, verlagerbar.A reticle 7 arranged in the
In der
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.The
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung y verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the reticle 7 is imaged onto a light-sensitive layer of a
Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Lichtquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 16 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Engl.: Laser Produced Plasma, mit Hilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Engl.: Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Engl.: Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Lichtquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Engl.: Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Engl.: Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Lichtquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche auch als Feldfacetten bezeichnet werden können. Von diesen ersten Facetten 21 sind in der
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.The
Wie beispielsweise aus der
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung y.Between the
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Engl.: Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The illumination optics 4 thus forms a double faceted system. This basic principle zip is also called a fly's eye integrator.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der zweite Facettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.With the help of the
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Grazing Incidence Spiegel) umfassen.In a further embodiment of the illumination optics 4 (not shown), a transmission optics can be arranged in the beam path between the
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.In a further embodiment of the illumination optics 4, the
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.The imaging of the
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The
Bei dem in der
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hochreflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without a rotational symmetry axis. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one rotational symmetry axis of the reflection surface shape. The mirrors Mi, just like the mirrors of the illumination optics 4, can have highly reflective coatings for the
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung y zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung y kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.The
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung x, y auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, By der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung x, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung y, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung x, y, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.Other image scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions x, y, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung x, y im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung x, y sind bekannt aus der
Jeweils eine der zweiten Facetten 23 ist genau einer der ersten Facetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der ersten Facetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die ersten Facetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten zweiten Facetten 23.Each of the
Die ersten Facetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten zweiten Facette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.The
Durch eine Anordnung der zweiten Facetten 23 kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der zweiten Facetten 23, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.By arranging the
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by a redistribution of the illumination channels.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.In the following, further aspects and details of the illumination of the
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des zweiten Facettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.The entrance pupil of the
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.It is possible that the
Bei der in der
In
Weiterhin ist in
Das Positioniersystem 200 umfasst zusätzlich zu dem Substrathalter 202 eine Aktoreinrichtung 206 (ähnlich dem Waferverlagerungsantrieb 15 in
Die Aktoreinrichtung 206 ist beispielsweise dazu eingerichtet, den Substrathalter 202 relativ zu der Basis 210 in drei Translationsfreiheitsgrade in Bezug auf die x- y- und z-Richtung in
Das Positioniersystem 200 weist außerdem eine Steuervorrichtung 212 zum Steuern einer Position r des Substrathalters 202 auf. Die Steuervorrichtung 212 ist zum Beispiel zum Steuern der Position r des Substrathalters 202 in der x- und der y-Richtung in
Eine Ausführungsform einer Temperiervorrichtung 300 zum Temperieren verschiedener Komponenten 108, 110 des Projektionssystems 100 ist in
Die Kühlvorrichtung 300 (als Beispiel einer Temperiervorrichtung 300) umfasst eine Kühleinheit 302 zum Kühlen einer Kühlflüssigkeit 304. Die Kühlvorrichtung 300 umfasst außerdem eine oder mehrere Flüssigkeitsleitungen 306 zum Transportieren der Kühlflüssigkeit 304 von der Kühleinheit 302 zu der zu kühlenden Komponente 108 und zurück zur Kühleinheit 302. Die Kühlvorrichtung 300 umfasst zudem ein oder mehrere Pumpen (nicht gezeigt) zum Erzeugen einer erforderlichen Flussrate der Kühlflüssigkeit 304. Die Kühlvorrichtung 300 umfasst weiterhin ein oder mehrere Ventile (nicht gezeigt) zum Steuern des Kühlflusses.The cooling device 300 (as an example of a temperature control device 300) comprises a
In
Im Folgenden wird lediglich eine Steuerung der Position r des Substrathalters 202 zum Kompensieren eines Abbildungsfehlers der Lithographieanlage beschrieben. Zusätzlich kann der Substrathalter 202 wie bei einer herkömmlichen Lithographieanlage - obwohl im Zusammenhang mit dem hier beschriebenen Verfahren nicht näher erläutert - auch zum Belichten verschiedener Bereiche des Substrats 204 gesteuert bewegt werden.In the following, only a control of the position r of the
Wie im Zusammenhang mit
In
In einem ersten optionalen Schritt S1 des Verfahrens wird eine Kalibierfunktion G ermittelt. Ein Beispiel einer Kalibierfunktion G ist in
In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird/werden ein oder mehrere Druckwerte w(t) der Flüssigkeit 304 in der Flüssigkeitsleitung 306 der Lithographieanlage 1, z. B. von der Steuervorrichtung 212 (
In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird eine Stellgröße u(t) basierend auf dem einen oder den mehreren empfangenen Druckwerten w(t) und der vorermittelten Kalibrierfunktion G ermittelt.In a third step S3 of the method, a manipulated variable u(t) is determined based on the one or more received pressure values w(t) and the pre-determined calibration function G.
In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens wird die Aktoreinrichtung 206 (
Die Stellgröße u(t) in Schritt S3 wird zum Beispiel derart ermittelt, dass die Aktoreinrichtung 206 in Schritt S4 den Substrathalter 202 und damit das Substrat 204 basierend auf der Stellgröße u(t) derart bewegt, dass die abzubildenden Strukturen 402 (
Die Steuervorrichtung 212 empfängt die erfassten Druckwerte w(t) (d. h. Istwerte) einer Druckschwankung der Flüssigkeit 304 in der Flüssigkeitsleitung 306. Ein Sollwert für den Druck einer Druckschwankung der Flüssigkeit 304 ist Null und kann in einer Speichereinheit der Steuervorrichtung 212 gespeichert sein. The
Die Steuervorrichtung 212 kann optional auch die vorermittelte Kalibierfunktion G empfangen, wie in
Durch Ansteuern der Aktoreinrichtung 206 basierend auf dem Stellsignal u(t) wird der Substrathalter 202 und das Substrat 204 derart bewegt, dass der Abbildungsfehler F (
In den hierin gezeigten und beschriebenen beispielhaften Figuren wird der Substrathalter 202 durch Ansteuern der Aktoreinrichtung 206 basierend auf dem Stellsignal u(t) in der x- und/oder y-Richtung (d. h. in der xy-Ebene) in den Figuren bewegt. In anderen Beispielen kann der Substrathalter 202 durch Ansteuern der Aktoreinrichtung 206 basierend auf dem Stellsignal u(t) jedoch auch zusätzlich oder stattdessen in der z- Richtung bewegt werden und/oder um die x-, y- und/oder z-Richtung gedreht werden.In the exemplary figures shown and described herein, the
Die Steuervorrichtung 212 umfasst eine Empfangseinrichtung 222 zum Empfangen eines oder mehrerer Druckwerte w(t) der Flüssigkeit 304 in der Flüssigkeitsleitung 306 (
Zusätzlich zu der hierin beschriebenen Steuerung der Position des Substrathalters zur Kompensation von Abbildungsfehler, die durch Druckschwankungen einer Temperierflüssigkeit erzeugt werden, können Druckschwankungen einer Temperierflüssigkeit auch durch andere bekannte Maßnahmen (z. B. sog. Silencer) aktiv gedämpft werden.In addition to the control of the position of the substrate holder described herein to compensate for imaging errors caused by pressure fluctuations of a tempering liquid, pressure fluctuations of a tempering liquid can also be actively dampened by other known measures (e.g. so-called silencers).
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.Although the present invention has been described using exemplary embodiments, it can be modified in many ways.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS
- 11
- ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
- 22
- BeleuchtungssystemLighting system
- 33
- LichtquelleLight source
- 44
- BeleuchtungsoptikLighting optics
- 55
- ObjektfeldObject field
- 66
- ObjektebeneObject level
- 77
- RetikelReticle
- 88
- RetikelhalterReticle holder
- 99
- RetikelverlagerungsantriebReticle displacement drive
- 1010
- ProjektionsoptikProjection optics
- 1111
- BildfeldImage field
- 1212
- BildebeneImage plane
- 1313
- WaferWafer
- 1414
- WaferhalterWafer holder
- 1515
- WaferverlagerungsantriebWafer relocation drive
- 1616
- BeleuchtungsstrahlungIllumination radiation
- 1717
- Kollektorcollector
- 1818
- ZwischenfokusebeneIntermediate focal plane
- 1919
- UmlenkspiegelDeflecting mirror
- 2020
- erster Facettenspiegelfirst faceted mirror
- 2121
- erste Facettefirst facet
- 2222
- zweiter Facettenspiegelsecond facet mirror
- 2323
- zweite Facettesecond facet
- 100100
- ProjektionssystemProjection system
- 102102
- ProjektionsoptikProjection optics
- 104104
- RahmenstrukturFrame structure
- 106106
- RahmenstrukturFrame structure
- 108108
- RahmenstrukturFrame structure
- 110110
- SpiegelMirror
- 112112
- WellenfrontWavefront
- 200200
- PositioniersystemPositioning system
- 202202
- SubstrathalterSubstrate holder
- 204204
- SubstratSubstrat
- 206206
- AktoreinrichtungActuator device
- 208208
- AktorActuator
- 210210
- Basisbase
- 212212
- SteuervorrichtungControl device
- 214214
- DrucksensorPressure sensor
- 216216
- DatenübertragungData transfer
- 218218
- DrucksensorPressure sensor
- 220220
- SteuerstreckeControl path
- 222222
- EmpfangseinrichtungReception facility
- 224224
- ErmittlungseinrichtungInvestigation facility
- 226226
- AnsteuereinrichtungControl device
- 228228
- Oberflächesurface
- 230230
- EingangEntrance
- 300300
- TemperiervorrichtungTempering device
- 302302
- Temperiereinheit (Kühleinheit)Tempering unit (cooling unit)
- 304304
- Flüssigkeitliquid
- 306306
- FlüssigkeitsleitungLiquid line
- 400400
- BildPicture
- 402402
- Strukturstructure
- 404404
- Strukturstructure
- 406406
- Struktur Structure
- aa
- Signalsignal
- EE
- Ebenelevel
- FF
- FehlerMistake
- Fx, FyFx, Fy
- FehlerMistake
- F1, F2F1, F2
- FehlerMistake
- GG
- Funktionfunction
- K, kK, k
- Korrekturcorrection
- M1-M6M1-M6
- SpiegelMirror
- PP
- DruckPressure
- P1, P2P1, P2
- DruckPressure
- SS
- RichtungDirection
- S1-S4S1-S4
- VerfahrensschritteProcess steps
- tt
- ZeitTime
- uu
- StellgrößeControl variable
- ww
- DruckwertPressure value
- xx
- RichtungDirection
- x1, x2x1, x2
- Positionposition
- yy
- RichtungDirection
- y1, y2y1, y2
- Positionposition
- zz
- RichtungDirection
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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-
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