DE102007036850B4 - Verfahren zur Korrektur von Nichtlinearitäten der Interferometer einer Koordinaten-Messmaschine - Google Patents

Verfahren zur Korrektur von Nichtlinearitäten der Interferometer einer Koordinaten-Messmaschine Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Korrektur von Nichtlinearitäten der Interferometer einer Koordinaten-Messmaschine (1), wobei ein in einer Ebene (25a) verfahrbarer Messtisch (20) vorgesehen ist, dass die Ebene (25a) durch eine Achse in X-Koordinatenrichtung und eine andere Achse in Y-Koordinatenrichtung definiert ist, wobei dem Messtisch (20) jeweils ein Interferometer in (24) in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung zur Bestimmung der Position des Messtisches (20) zugeordnet ist, dass ein Messobjektiv (9) zur Bestimmung der Position von Strukturen (3) auf einem Substrat (2) in einer optischen Achse angeordnet ist, wobei das Substrat (2) in den Messtisch (20) eingelegt ist und wobei eine Messposition (50), an der mindestens eine zu vermessende Struktur (3) vorgesehen ist, mit dem Messtisch (20) in die optische Achse verfahren wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
• dass bei der Messung der Position der jeweiligen Struktur auf dem Substrat der Messtisch (20) an der Messposition (50) still steht;
• dass während der...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Nichtlinearitäten der Interferometer einer Koordinaten-Messmaschine. Dabei ist ein in einer Ebene verfahrbarer Messtisch vorgesehen, wobei die Ebene durch eine Achse in X-Koordinatenrichtung und eine andere Achse in Y-Koordinatenrichtung definiert ist. Ein Messobjektiv ist zur Bestimmung der Position von Strukturen auf dem Substrat vorgesehen. Dabei ist das Messobjektiv in der optischen Achse angeordnet. Das Substrat ist in einem Messtisch eingelegt. Eine Messposition, an der mindestens eine zu vermessende Struktur vorgesehen ist, wird mit dem Messtisch in die optische Achse verfahren.
  • Die Interferometer werden zur Bestimmung der Position des Messtisches in jeweils einer der Achsen eingesetzt. Je genauer die Messung der Position des Messtisches mittels der Interferometer in jeweils einer der Achsen zu erfolgen hat, desto mehr Einfluss gewinnen auch die dem Interferometer innewohnenden Fehlerquellen. Betrachtet man interferometrische Verschiebemessungen mit einer Sub-Nanometer-Genauigkeit, so werden diese Messungen durch die periodischen Abweichungen beeinflusst. Die Periodenlänge hängt von der verwendeten Laserwellenlänge und dem Aufbau der Interferometer ab. Typische Periodenlängen sind 158 nm und 316 nm. Die Amplituden liegen typischerweise im Bereich kleiner als 2 nm. Bei Messungen über größere Entfernungen können diese Fehler meistens vernachlässigt werden. Die Fehler der Interferometer rühren von Fehlern in der optischen Ausrichtung und von Fehlern bzgl. der Polarisation der Komponenten der Interferometer her.
  • Die US 6,738,143 B2 offenbart ein System und ein Verfahren für die Kompensation von Nichtlinearitäten eines Interferometers. Dazu wird eine Vielzahl von digitalen Positionswerten aufgenommen, die in entsprechende Gruppen eingeteilt werden. Eine erste Gruppe von digitalen Positionswerten wird digital verarbeitet, um eine Vielzahl von Datenwerten zu generieren. Die Vielzahl von Datenwerten wird digital verarbeitet, um zumindest quasi statische, nicht lineare Parameter zu erzeugen. Eine zweite Gruppe der digitalen Positionswerte werden kompensiert und zwar aufgrund der nichtlinearen Parameter, die anhand der ersten Gruppe von Positionsdaten gewonnen worden sind. Dieses Verfahren erfordert einen erheblichen Rechenaufwand und ist somit nicht förderlich für einen hohen Durchsatz einer Koordinaten-Messmaschine.
  • Die Deutsche Patentanmeldung DE 10 2007 018 115 A1 offenbart ein Verfahren zum Steigern der Messgenauigkeit beim Bestimmen der Koordinaten von Strukturen auf einem Substrat. Das Substrat ist dabei auf einen in X-/Y-Koordinatenrichtung beweglichen Tisch gelegt. Dabei erfolgt zunächst das Aufnehmen von mehreren Bildern einer Struktur auf dem Substrat vermittelts eines zwei-dimensionalen Detektors während der Relativbewegung des Messobjektivs in Z-Koordinatenrichtung und gleichzeitiger Bewegung des Tisches in X-/Y-Koordinatenrichtung. Dieses hier vorgeschlagene Verfahren erfordert eine hohe Präzision der Motorsteuerung und ist daher aufwendig zu implementieren. Die Schwierigkeiten bei der Implementation liegen sowohl in der Mechanik, als auch in der dazu notwendigen Regelsteuerung.
  • Die Deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 017 630 A1 offenbart ein Verfahren zum Steigern der Messgenauigkeit beim Bestimmen der Koordinaten von Strukturen auf einem Substrat. Hierzu ist ein in X-/Y-Koordinatenrichtung beweglicher Tisch vorgesehen, der in ein interferometrischoptisches Messsystem gelegt ist. Die Struktur auf dem Substrat wird über ein Messobjektiv, dessen optische Achse in Z-Koordinatenrichtung ausgerichtet ist, auf mindestens einen Detektor abgebildet. Die Struktur wird mit einem sog. Dual-Scan aufgenommen, d. h. dass die Bilder der Struktur einmal in Z-Koordinatenrichtung und einmal in entgegen gesetzter Z-Koordinatenrichtung aufgenommen werden. Aus den aufgenommenen Bildern wird das Bild zur Auswertung der Position der Struktur herangezogen, das in der jeweiligen Verfahrrichtung am schärfsten ist. Systematische Fehler können bei diesem Verfahren eliminiert werden. Bei dem Dual-Scan muss jede Position zweimal gemessen werden. Dies erhöht folglich die Messzeit und reduziert damit auch den Durchsatz der Koordinaten-Messmaschine.
  • Die Deutsche Patentschrift DE 196 37 777 C1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlerkorrektur eines Interferometers. Dazu erfolgt eine wiederholte Kalibrier-Messung einer in zwei Streckenanteile aufgeteilten, konstanten Kalibrierstrecke, wobei der eine Anteil mit dem Interferometer gemessen wird und der andere Anteil mit einem zusätzlichen Wegmesssystem, welches keine mit der Messstrecke periodischen Fehler besitzt. Vor jeder Kalibrier-Messung wird jeweils der vom Interferometer gemessene Streckenanteil geringfügig verändert. Der zweite Streckenanteil verändert sich entsprechend gegenläufig. Die Summe der Streckenänderungen der Teilstrecke muss mindestens einer optischen Weglängenänderung im Interferometer um die Messlichtwellenlänge entsprechen. Aus den differierenden Kalibrier-Messergebnissen für die konstante Kalibrier-Strecke werden die periodischen Fehleranteile separiert und die wellenlängenabhängige Fehlerkurve zur Korrektur beliebiger nachfolgender Interferometer-Messungen erstellt. Die in diesem Schutzrecht offenbarte Lehre ist jedoch nicht geeignet, um den Durchsatz einer Koordinaten-Messmaschine hochzuhalten.
  • Die US 6,137,574 A offenbart ein System und ein Verfahren zur Charakterisierung und zur Korrektur von zyklischen Fehlern in der Distanzbestimmung von Interferometern. Das Dokument erwähnt zusätzliche Hilfsmittel, die in den Strahlengang des Interferometers eingefügt werden können, um die Fehler zu korrigieren, welche durch die Interferometer bedingt sind.
  • Der Artikel von Norman Bobrov; „Residual errors in laser interferometry from air turbulence and nonlinearity” in: Applied Optics, Vol. 26, No. 13, S: 2676 bis 2682, 1987; offenbart ebenfalls die Problematik, dass die Interferometer, welche zur Positionsmessung eingesetzt werden, einen zyklischen Fehler aufweisen. Es ist nicht das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung offenbart, mit der die Fehler der Interferometer zur Bestimmung der Position eines Messtisches korrigiert werden können.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2005 052 758 A1 offenbart eine Substrathalterungseinrichtung zur Verwendung in einem Positionsmessgerät (Koordinaten-Messmaschine). In diesem Dokument wird ebenfalls die Problematik der Interferometerfehler angesprochen, mit denen die Position des Messtisches bei der Koordinaten-Messmaschine bestimmt wird. Das durch die Erfindung offenbarte Verfahren ist hier nicht angesprochen.
  • Die US 2002/0186376 A1 offenbart ein Etalon, mit dem die wirksame Länge des Etalons eingestellt werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Nichtlinearitäten der Interferometer in der 2D-Maskenmetrologie korrigiert werden können. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass sich die Korrektur nicht negativ auf den Durchsatz einer Koordinaten-Messmaschine auswirkt.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
  • Es ist dabei von besonderem Vorteil, wenn der Koordinaten-Messmaschine ein Rechner zugeordnet ist, der die einem jeden Interferometer innewohnende Nichtlinearität korrigiert. Die durch die Interferometer zu bestimmende Position des Messtisches ist entlang einer Bewegungskurve des Messtisches angeordnet. Die Bewegungskurve ist auf eine zu vermessende Position einer Struktur hin- oder von einer zu vermessenden Position einer Struktur weggerichtet. Die Bewegungskurve ist zumindest teilweise aus Komponenten der Achsen zusammengesetzt, wobei während der auf einen Messpunkt hin- und/oder weggerichteten Bewegungskurve Korrekturwerte ermittelt werden, die auf eine gemessene Position einer Struktur auf dem Substrat anwendbar sind.
  • Eine der zwei senkrecht zueinander angeordneten Achsen ist in X-Koordinatenrichtung und die andere der zwei senkrecht zueinander angeordneten Achsen ist in Y-Koordinatenrichtung ausgerichtet.
  • Ebenso können weitere Interferometer für die Messung der Winkellage des Messtisches vorgesehen sein. Ebenso kann ein Interferometer für die Messung der Referenzwellenlänge vorgesehen sein. Die Interferometer dienen zur Messung der Position des Messtisches, zur Winkelmessung der Position des Messtisches oder der Winkelposition des Objektivs oder zur Messung der Referenzwellenlänge. Diese können ebenfalls mit dem Rechner korrigiert werden.
  • Es ist ein Etalon vorgesehen, dessen Länge variierbar ist, um die Korrekturwerte für die Nichtlinearitätskorrektur zu erhalten. Dazu ist ein Piezo-Trieb vorgesehen, mit dem die Länge des Etalons verändert werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist von Vorteil, da während der Annährung an eine Messposition und/oder der Entfernung von einer Messposition für die Bestimmung der Position der Struktur auf dem Substrat die Daten der Position des Messtisches mit Interferometern aufgenommen werden. Jeder Bewegungsachse des Messtisches ist ein Interferometer zugeordnet. Der Messtisch wird entlang einer Bahnkurve bewegt, die sich zumindest teilweise aus Komponenten der Achsen zusammensetzt, die die Ebene zur Bewegung des Messtisches bestimmen. Ein Rechner ist vorgesehen, mit dem aus den Daten der Position des Messtisches entlang der jeweiligen Bahnkurve die Nichtlinearität der Interferometer bestimmt wird. Der Rechner kompensiert die Nichtlinearität der Interferometer an der jeweiligen Messposition.
  • Die zwei senkrecht zueinander angeordneten Achsen sind in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung ausgerichtet.
  • Der Messtisch wird von einer Messposition zur nächsten Messposition schräg angefahren und/oder weggefahren, um gleichzeitig Korrekturdaten in der X-Koordinatenrichtung und Y-Koordinatenrichtung zu gewinnen. Die einmalig für das Anfahren an eine Messposition und/oder Entfernen von einer Messposition gewonnenen Korrekturdaten werden, für eine Vielzahl von auf dem Substrat vorhandenen Messpositionen verwendet.
  • Ebenso ist es möglich, dass die Messposition nur in Richtung einer Achse angefahren wird, um die Korrekturdaten in dieser Richtung zu erhalten. Die Korrekturdaten für die andere Richtung werden aus der letzten Bewegung in dieser Richtung verwendet. Die Richtung der Achse liegt entweder in X-Koordinatenrichtung oder in Y-Koordinatenrichtung.
  • Die Annäherung des Messtisches an die Messposition kann mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen. So wird z. B. die nächste Messposition zunächst mit hoher Geschwindigkeit angefahren und auf dem letzten Stück vor der Annäherung vor der Messposition die Geschwindigkeit so weit verringert, dass die Daten für die Nichtlinearitätskorrektur aufgenommen werden können.
  • Es ist ein Etalon vorgesehen, dessen Länge variiert werden kann, um daraus Korrekturwerte für die Nichtlinearitätskorrektur zu erhalten. Die Länge des Etalons wird mit Hilfe eines Piezo-Triebs verändert.
  • Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.
  • 1 zeigt schematische eine Koordinaten-Messmaschine in der das erfindungsgemäße Verfahren zur Positionsmessung mit Vorteil eingesetzt werden kann.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Substrats, auf dem Strukturen aufgebracht sind, die es gilt, deren Position in Bezug auf ein Koordinatensystem, wie z. B. das Koordinatensystem der Maske zu vermessen.
  • 3 zeigt ein schräges Anfahren der Messposition, um gleichzeitig Korrekturwerte für die X-Koordinatenrichtung und die Y-Koordinatenrichtung zu bestimmen.
  • 4 zeigt ein Beispiel für das schräge Anfahren einer Messposition, wobei der Tisch entlang einer Linie verfährt und wobei kurz vor Erreichen der Messposition die notwendigen Daten für die Korrektur aufgenommen werden.
  • 5 zeigt wie der Messtisch mäanderförmig verfahren wird, wobei die Messdaten nur während des schrägen Verfahrweges von einer Zeile von Messpositionen zur nächsten Zeile von Messpositionen aufgenommen werden.
  • 6 zeigt die Verfahrgeschwindigkeit des Messtisches in Abhängigkeit von der Zeit, wobei kurz vor Erreichen der Messposition die Geschwindigkeit des Messtisches reduziert wird, um die erforderlichen Korrekturwerte messen zu können.
  • 7 zeigt ein Etalon, das mit einem Piezo-Trieb versehen ist, um die Länge des Etalons variieren zu können.
  • 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Koordinaten-Messmaschine 1, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. Die Koordinaten-Messmaschine umfasst einen Messtisch 20, der in einer Ebene 25a in zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen verfahrbar ist. Im Allgemeinen sind die zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen durch die X-Koordinatenrichtung und die Y-Koordinatenrichtung gegeben. Die Ebene 25a, in der der Messtisch verfährt, wird durch ein entsprechendes Bauelement 25 gebildet. In der hier dargestellten Ausführungsform kann das Bauelement 25 als Granitblock ausgebildet sein. Für einen Fachmann ist es selbstverständlich, dass die Wahl des Materials zur Ausbildung des Bauelements 25 keine Beschränkung der Erfindung darstellen soll. Der Messtisch 20 ist auf Luftlagern 21 innerhalb der Ebene 25a verfahrbar. Die Position des Messtisches 20 wird in jeder der Achsen, innerhalb der der Messtisch 20 verfahren kann, mittels eines Laserinterferometers 24 gemessen. Zur Messung sendet das Laserinterferometer 24 mindestens einen Lichtstrahl 23 aus. Bei der in 1 gezeigten schematischen Darstellung der Koordinaten-Messmaschine 1 ist nur ein Laserinterferometer 24 für eine Achse dargestellt. Für einen Fachmann ist es selbstverständlich, wie die anderen Interferfeometer anzuordnen sind, um eine entsprechende Messung der Position des Messtisches 20 in den weiteren Achsen der Beweglichkeit des Messtisches 20 zu erreichen.
  • Das Substrat 2, welches die zu vermessenden Strukturen 3 trägt, ist in dem Messtisch 20 eingelegt. Zur Beleuchtung des Substrats 2 ist zum einen eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung 14 und eine Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6 vorgesehen. Das Licht der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6 gelangt über einen Umlenkspiegel 7 und den Kondensor 8 zu dem Substrat 2. Das Licht, das von der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6 ausgeht, breitet sich entlang des Durchlichtbeleuchtungsstrahlenganges 4 aus. Das Licht der Auflichtbeleuchtungseinrichtung 14 gelangt über das Messobjektiv 9 auf das Substrat 2. Das Messobjektiv 9 kann mittels einer Verschiebeeinrichtung 15 entlang der Z-Koordinatenrichtung verschoben werden. Damit ist z. B. eine Fokussierung des Messobjektivs 9 auf die jeweiligen Strukturen 3 auf dem Substrat 2 möglich. Das von dem Substrat 2 ausgehende Licht wird von dem Messobjektiv 9 gesammelt und über einen halbdurchlässigen Spiegel 12 auf eine Kamera 10 abgebildet. Die Kamera 10 umfasst einen Detektor 11, der mit einem Rechner 16 verbunden ist, der aus den aufgenommenen Bildsignalen digitale Bilder erzeugt. Zur Schwingungsdämpfung ist die gesamte Koordinaten-Messmaschine 1 auf Schwingungsdämpfern 26 gelagert. Ebenso sind alle in der Koordianten-Messmaschine 1 vorhandenen Interferometer 24, 34 mit dem Rechner 16 verbunden. Die Position einer Struktur 3 setzt sich aus der Messung der Position des Messtisches 20 und der Messung auf dem Detektor 11 der Kamera zusammen.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Substrats 2, auf dem Strukturen 3 angebracht sind. Neben den Strukturen 3 kann das Substrat ferner mehrere Kennzeichnungsmittel 54, 56 enthalten. Das Kennzeichnungsmittel kann zum einen ein Barcode 54 oder zum anderen eine alphanumerische Kennzeichnung 56 sein. Die Position mindestens einer Kante 3a der Struktur 3 wird z. B. mit einem Messfenster 40 bestimmt. In der hier dargestellten Anordnung des Messfensters 40 können die zwei gegenüberliegenden Kanten 3a der Struktur 3 ermittelt werden. Der Messtisch 20 wird dabei derart verfahren, dass die Struktur 3 innerhalb des Messfensters 40 zu liegen kommt. Ist dies der Fall, so hat die Koordinaten-Messmaschine 1 die Messposition erreicht. In der weiteren Beschreibung ist das Erreichen der Messposition so zu verstehen, dass ein Messfenster 40 derart in Bezug zu einer Struktur 3 ist, dass eine Positionsmessung in Bezug auf diese Struktur 3 durchgeführt werden kann.
  • Bei der Koordinaten-Messmaschine 1 kann der Messtisch 20 in der Regel in zwei voneinander unabhängigen Achsen (Richtungen) verfahren werden. Wie bereits vorstehend erwähnt, sind die unabhängigen Achsen in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung ausgerichtet. Jede der Achsen wird mit einem Interferometer überwacht. Diese Interferometer unterscheiden sich leicht in ihren Toleranzen und weisen daher auch unterschiedliche Nichtlinearitäten auf. Die Größe und das Ausmaß dieser Nichtlinearitäten liegt je nach Aufbau des Interferometers in der Größenordnung weniger Nanometer. Dieser Fehler ist für die 2D-Maskenmetrologie zu groß und muss daher korrigiert werden. Bei der Messung der Position der Struktur 3, wie in 2 dargestellt, steht der Messtisch 20 still, so dass eine Korrektur der Nichtlinearität, bzw. Eine Aufnahme von Daten für die Korrektur der Nichtlinearitäten der Interferometer nur bei einer Annäherung an die Messposition 50 (siehe 3) aufgenommen werden kann. In 3 ist die Messposition 50 mit einem Kreuz dargestellt. Würde sich der Messtisch 20 z. B. nur in Richtung einer Achse, wie z. B. der X-Koordinatenrichtung an die Messposition 50 annähern, findet keine Bewegung in der zweiten Achse (Y-Koordinatenrichtung) statt. In dieser Achse, in welcher keine Bewegung stattfindet, können dann auch kleine Nichtlinearitäten korrigiert werden. Da der Messtisch 20 von zwei Interferometern in Bezug auf seine Position kontrolliert wird, muss der Messtisch 20 vor der Messung daher sowohl in X-Koordinatenrichtung als auch in Y-Koordinatenrichtung verfahren werden. Eine solche Bahnkurve 52, die sich aus den Komponenten der beiden Achsen, bzw. aus den Komponenten der X-Koordinatenrichtung und der Y-Koordinatenrichtung zusammensetzt, ist in 3 dargestellt. Die Bahnkurve 52 stellt somit eine schräge lineare Annäherung an die Messposition 50 dar. Die Bahnkurve 53 ist eine schräge lineare Entfernung von der Messposition 50. Obwohl in der in 3 gezeigten Darstellung die Annäherung und das Entfernen von der Messposition linear dargestellt ist, soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Für einen Fachmann ist es selbstverständlich, dass jegliches Annäherung und/oder Entfernen von einer Messposition 50 für die Aufnahme von Korrekturdaten möglich ist, wenn die dafür verwendeten Bahnkurven sich aus Komponenten in X-Koordinatenrichtung und Komponenten in Y-Koordinatenrichtung zusammensetzen.
  • 4 beschreibt eine weitere Ausführungsform der Annäherung an die Messpositionen 50. In der hier dargestellten Ausführungsform wird zwischen den einzelnen Messpositionen 50 des Messtisches 20 in einem leichten Bogen 60 verfahren. Für einen Fachmann ist es selbstverständlich, dass dieser Bogen 60 nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden kann. In der in 4 dargestellten Ausführungsform, werden alle Messpunkte 50 innerhalb einer Zeile mit einem Bogen 60 angefahren. Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens des Messtisches 20 erhält man somit immer die aktuellen Korrekturdaten für den jeweiligen Messpunkt oder die jeweilige Messposition 50. Um den Rechner 16 der Koordinaten-Messmaschine 1 nicht übergebührlich zu belasten, empfiehlt es sich erst ab einer Linie 62, die in 4 gestrichelt dargestellt ist, die für die Korrektur der Nichtlinearitäten erforderlichen Messdaten aufzunehmen. Bis zu dieser Linie 62 kann der Messtisch 20 mit einer höheren Geschwindigkeit verfahren werden, da keine Daten aufgenommen werden. Dies erhöht in vorteilhafter Weise den Durchsatz.
  • Eine andere Möglichkeit zum Anfahren der Messposition 50 ist in 5 dargestellt. Dabei werden die einzelnen Messpositionen 50 mäanderförmig abgefahren. Der Korrekturwert für die Richtung der schnellen Achse (in der Darstellung der 5 ist dies die X-Koordinatenrichtung) wird immer aus der aktuellen Bewegung gewonnen. Für die Korrektur der langsamen Achse werden die Korrekturwerte während der Bewegung in dieser Richtung ermittelt und gespeichert und dann für die Korrektur der gesamten nachfolgenden Bewegung in der schnellen Achse verwendet. Der Messtisch 20 wird mäanderförmig verfahren. Die Korrekturdaten werden für die Y-Koordinatenrichtung nur während der Fahrt des Messtisches zwischen der ersten Zeile 65 und der zweiten Zeile 66 aufgenommen. Der Verfahrweg des Messtisches 20 von der ersten Zeile 65 zu der zweiten Zeile 66 ist mit dem Bezugszeichen 67 bezeichnet. Jede der Zeilen 65, 66, in denen die Messpositionen 50 liegen, muss in der Y-Koordinatenrichtung mit den Werten korrigiert werden, die während des Verfahrens entlang der Bewegungsrichtung mit dem Bezugszeichen 67 gewonnen worden sind. Innerhalb der Zeile 65 oder 66 stehen immer die aktuellen Korrekturdaten für die Korrektur der X-Koordinate zur Verfügung.
  • 6 zeigt die Verfahrgeschwindigkeit des Messtisches in Abhängigkeit von der Zeit t. Kurz vor Erreichen einer Messposition wird die Geschwindigkeit reduziert, um die Korrekturparameter für die Korrektur der Nichtlinearitäten der Interferometer messen zu können. In der Darstellung in 6 ist auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate die Geschwindigkeit des Messtisches 20 aufgetragen. Die Verfahrgeschwindigkeit des Messtisches 20 darf während der Datenaufnahme für die Korrektur der Nichtlinearitäten der Interferometer nicht zu hoch sein. Die Grenze ist in 6 durch die gestrichelte Linie 70 dargestellt. Bei einer zu hohen Verfahrgeschwindigkeit des Messtisches 20 würde sonst die Elektronik mit der Auswertung nicht Schritt halten können. Für die Bestimmung der Korrekturdaten für die Nichtlinearitäten der Interferometer wird auf der anderen Seite aber nur ein kurzer Verfahrweg von kleiner gleich 1 mm benötigt. Es ist daher günstig, den Messtisch 20 zuerst mit hoher Geschwindigkeit in Richtung zur Messposition 50 hin zu verfahren, um den Durchsatz der Masken in der Koordinaten-Messmaschine 1 hoch zu halten. Erst kurz vor Erreichen der Messposition 50 muss die Geschwindigkeit so weit abgesenkt werden, dass man Korrekturdaten auf dem letzten Stück des Weges bei der Annäherung auf die Messposition aufnehmen kann.
  • In 7 ist ein Bestandteil eines neuartigen Interferometers dargestellt. Diese neuartigen Interferometer lassen sich in der 2D-Maskenmetrologie auch für die Messung des Referenzlichtstrahls 80 einsetzen. Bei der Winkelmessung muss dann für die Bestimmung der Korrekturparameter analog zum obigen Verfahren die Verkippung variiert werden. Die Korrekturdaten für die Messung der Referenzwellenlänge zu erhalten ist nicht einfach, da dazu die Länge eines Etalons 82 variiert werden muss. Das Etalon 82 ist dazu mit einem Piezo-Trieb 84 versehen, der die Länge des Etalons 82 während des Kalibrierlaufs verändert. Dazu wird der Spiegel 86 für den Messlichtstrahl 88 entsprechend über den Piezo-Trieb 84 verfahren. Da sich die Länge des Etalons 82 während des Kalibrierlaufs verändert, kann man daraus die Korrekturdaten erhalten.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Korrektur von Nichtlinearitäten der Interferometer einer Koordinaten-Messmaschine (1), wobei ein in einer Ebene (25a) verfahrbarer Messtisch (20) vorgesehen ist, dass die Ebene (25a) durch eine Achse in X-Koordinatenrichtung und eine andere Achse in Y-Koordinatenrichtung definiert ist, wobei dem Messtisch (20) jeweils ein Interferometer in (24) in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung zur Bestimmung der Position des Messtisches (20) zugeordnet ist, dass ein Messobjektiv (9) zur Bestimmung der Position von Strukturen (3) auf einem Substrat (2) in einer optischen Achse angeordnet ist, wobei das Substrat (2) in den Messtisch (20) eingelegt ist und wobei eine Messposition (50), an der mindestens eine zu vermessende Struktur (3) vorgesehen ist, mit dem Messtisch (20) in die optische Achse verfahren wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: • dass bei der Messung der Position der jeweiligen Struktur auf dem Substrat der Messtisch (20) an der Messposition (50) still steht; • dass während der Annäherung an jede der Messpositionen (50), an denen die Position der jeweiligen Struktur (3) auf dem Substrat (2) bestimmt wird, die Daten der Position des Messtisches (20) mit beiden in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung angeordneten Interferometern (24) aufgenommen werden; • dass der Messtisch (20) entlang einer Bahnkurve (52, 53, 60, 67) auf die Messposition (50) hin- und von der Messposition (50) zur nächsten Messposition (50) wegbewegt wird, die sich zumindest teilweise aus Komponenten in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung zusammensetzt; • dass die Geschwindigkeit des Messtisches (20) ab einer Linie (62) kurz vor Erreichen der Messposition (50) reduziert wird, damit Korrekturparameter für die Korrektur der Nichtlinearitäten der Interferometer bis zum Erreichen der Messposition (50) gemessen werden; • dass ein Rechner (16) vorgesehen ist, mit dem zumindest aus einem Teil der Daten der Position des Messtisches (20) entlang der jeweiligen Bahnkurve (52, 53, 60, 67) auf die Messposition (50) hin die Nichtlinearität der Interferometer (24) bestimmt wird, und • dass der Rechner (16) die Nichtlinearität der Interferometer (24) bei der Messung der Position der Struktur (3) an der jeweiligen Messposition (50) kompensiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtisch (20) von einer Messposition (50) zur nächsten Messposition (50) schräg fährt und dass der Messtisch (20) von einer Messposition (50) zur nächsten Messposition (50) schräg weggefahren wird, um gleichzeitig Korrekturdaten in der X-Koordinatenrichtung und Y-Koordinatenrichtung zu gewinnen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturdaten einmalig für das Anfahren an eine Messposition (50) oder während des Entfernens von der Messposition (50) zur nächsten Messposition (50) hin gewonnen werden und dass diese Korrekturdaten für eine Vielzahl von auf dem Substrat (2) vorhandenen Messpositionen (50) zur Bestimmung der Position der Strukturen (3) auf dem Substrat (2) verwendet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messposition (50) nur in Richtung der Achse in X-Koordinatenrichtung oder Y-Koordinatenrichtung angefahren wird, um die Korrekturdaten in dieser Richtung zu erhalten, wobei die Korrekturwerte für die andere Richtung aus der letzten Bewegung des Messtisches in dieser Richtung verwendet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherung des Messtisches (20) an die Messposition (50) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtisch (20) zu der nächsten Messposition (50) zuerst mit hoher Geschwindigkeit verfahren wird und dass auf dem letzten Stück, ab der Linie (62), vor der Annäherung an die Messposition (50) und des Stillstandes des Messtisches (20), die Geschwindigkeit soweit verringert wird, dass die Daten für die Nichtlinearitätskorrektur aufgenommen werden und mit dem Rechner (16) verrechnet werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Etalon (82) vorgesehen ist, dessen Länge variiert wird, um die Korrekturwerte für die Nichtlinearitätskorrektur zu erhalten.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Etalons (82) mit Hilfe eines Piezotriebs (84) verändert wird.
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