DE102009021096A1

DE102009021096A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung

Info

Publication number: DE102009021096A1
Application number: DE102009021096A
Authority: DE
Inventors: Damin Fiolka; Gerhard Karl; Jörg Zenke
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2010-02-25

Abstract

Ein Verfahren zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung umfasst die Schritte: Aufteilen der elektromagnetischen Strahlung (12) mittels eines Strahlungsteilers (14) in einen ersten Strahlungsanteil (16) und einen zweiten Strahlungsanteil (18) derart, dass der erste (16) und der zweite Strahlungsanteil (18) unterschiedliche Polarisationszustände (17a, 19a; 17b, 19b; 17c, 19c) aufweisen und die Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) zusammen der Gesamtintensität der auf den Strahlungsteiler (14) eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (12) entsprechen, Messen der jeweiligen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18), Bilden der Summe der gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) als Messwert der Gesamtintensität der auf den Strahlungsteiler (14) eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (12) sowie Auswerten der gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) und der Summe der gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) für mindestens einen Polarisationszustand (17a, 17b, 17c) des ersten Strahlungsanteils (16) zum Bestimmen des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung (12).

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung. Ein Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Bestimmung des Polarisationszustandes von Belichtungsstrahlung einer Projektionsbelichtungsanlage zur Halbleiterwaferstrukturierung, um eine Polarisationsverteilung der Strahlung des Belichtungssystems der Projektionsbelichtungsanlage mit hoher Präzision bestimmen zu können. Ein Belichtungssystem umfasst neben einer Strahlungsquelle typischerweise ein optisches System. Unter einem optischen System wird im Folgenden jede Anordnung von einer oder mehreren optischen Komponenten verstanden, die einfallende optische Strahlung transmittieren und/oder reflektieren, insbesondere einschließlich Linsen und Objektiven, die mit Linsen aufgebaut sind. Im Falle einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie kann beispielsweise das in der Projektionsbelichtungsanlage verwendete Projektionsobjektiv ein optisches System darstellen. Unter elektromagnetischer Strahlung wird im Folgenden jede Art elektromagnetischer Strahlung, wie beispielsweise sichtbares Licht, UV-Strahlung oder extrem ultraviolette Strahlung, verstanden, wobei der Wellenlängenbereich der UV-Strahlung neben anderen Wellenlängen die Wellenlängen 193 nm oder 248 nm umfassen kann. Zur Beschreibung des Polarisationszustandes werden, wie dem Fachmann bekannt ist, geeignete Vektoren, wie der Stokessche Vektor oder der Jonessche Vektor, verwendet. Der Stokessche Vektor besteht hierbei aus Stokes-Komponenten S0, S1, S2, S3, die auch Stokessche Parameter genannt werden.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Polarisationszustandes eines Belichtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage ist in US 2006/0192937 A1 beschrieben. Das verwendete Messsystem umfasst ein Retikel mit Kanälen, wobei jeder Kanal anders konfigurierte polarisationsoptische Komponenten enthält. Für eine Bestimmung des Polarisationszustandes der Strahlung des Belichtungssystems werden vier Kanäle benötigt. Die Intensität der Strahlung, dessen Polarisationszustand gemessen werden soll, wird nach Durchtritt durch jeden der vier Kanäle des Retikels gemessen. Mit den gemessenen vier Intensitäten werden die Stokes-Komponenten der Strahlung des Belichtungssystems bestimmt.
Allerdings sind die vier Kanäle zur Bestimmung der Stokes-Komponenten hinsichtlich des absoluten Transmissionsgrades aufeinander abzustimmen, um die Stokes-Komponenten korrekt bestimmen zu können. Der Aufwand zur Kalibrierung der vier Kanäle des Retikels zur Bestimmung des Polarisationszustandes ist nicht unerheblich. Messfehler bei der Kalibrierung sind nicht ausgeschlossen.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Probleme zu überwinden und insbesondere ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen der Polarisationszustand elektromagnetischer Strahlung mit einem verringerten Aufwand bei hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Beleuchtungsstrahlung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, gelöst werden, welches umfasst: Aufteilen der elektromagnetischen Strahlung mittels eines Strahlungsteilers in einen ersten Strahlungsanteil und einen zweiten Strahlungsanteil derart, dass der erste und der zweite Strahlungsanteil unterschiedliche Polarisationszustände aufweisen und die Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils zusammen der Gesamtintensität der auf den Strahlungsteiler eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung entsprechen, Messen der jeweiligen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils, Bilden der Summe der gemessenen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils als Messwert der Gesamtintensität der auf den Strahlungsteiler eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung, Auswerten der gemessenen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils und der Summe der gemessenen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils für mindestens einen Polarisationszustand des ersten Strahlungsanteils zum Bestimmen des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung. In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Aufteilen der elektromagnetischen Strahlung in den ersten Strahlungsanteil und den zweiten Strahlungsanteil jeweils derart, dass mindestens drei unterschiedliche Polarisationszustände des ersten Strahlungsanteils erzeugt werden, und das Bestimmen des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung erfolgt durch Auswerten der gemessenen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils und der Summe der gemessenen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils für die mindestens drei Polarisationszustände des ersten Strahlungsanteils.
Durch das erfindungsgemäße Aufteilen der elektromagnetischen Strahlung mittels eines Strahlungsteilers und das Auswerten der dabei erzeugten Strahlungsanteile wird die Möglichkeit eröffnet, die Notwendigkeit des aufeinander Abstimmens einzelner Messkanäle hinsichtlich ihres absoluten Transmissionsgrades zu vermeiden, wie nachstehend erläutert.
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß weiterhin mittels einer Vorrichtung zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Beleuchtungsstrahlung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, gelöst werden. Diese Vorrichtung umfasst: einen Strahlungsteiler, der dazu eingerichtet ist, die elektromagnetische Strahlung in einen ersten Strahlungsanteil und einen zweiten Strahlungsanteil derart aufzuteilen, dass der erste und der zweite Strahlungsanteil unterschiedliche Polarisationszustände aufweisen und die Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils zusammen der Gesamtintensität der auf den Strahlungsteiler eingestrahlen elektromagnetischen Strahlung entsprechen, mindestens einen Detektor, der dazu eingerichtet ist, die jeweiligen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils zu messen, und eine Auswerteeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Summe der gemessenen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils als Messwert der Gesamtintensität der auf den Strahlungsteiler eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung zu bilden, und mit den gemessenen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils und der Summe der gemessenen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils für mindestens einen Polarisationszustand des ersten Strahlungsanteils den Polarisationszustand der elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Messmaske, die den Strahlungsteiler umfasst.
In einer Ausführungsform nach der Erfindung wird die jeweilige Intensität des ersten und zweiten Strahlungsanteils an wenigstens zwei Feldpunkten der elektromagnetischen Strahlung gemessen. Damit wird eine ortsaufgelöste Messung des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung hinsichtlich des Strahlquerschnitts derselben durchgeführt.
In einer Ausführungsform nach der Erfindung wird die jeweilige Intensität des ersten und zweiten Strahlungsanteils für die mindestens drei unterschiedlichen Polarisationszustände des ersten Strahlungsanteils an jedem Feldpunkt der elektromagnetischen Strahlung gemessen. Durch Messung der jeweiligen Intensität des ersten und zweiten Strahlungsanteils an jedem Feldpunkt kann eine Verteilung der Polarisationszustände der Strahlung des verwendeten Belichtungssystems bestimmt werden.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung werden aus den gemessenen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils für jeden der drei unterschiedlichen Polarisationszustände des ersten Strahlungsanteils die intensitätsnormierten Stokes-Komponenten S1/S0, S2/S0 und S3/S0 berechnet. Mit der intensitätsnormierten Berechnung jeder Stokes-Komponente entfällt die Notwendigkeit, die Messungen zur Bestimmung der Stokes-Komponenten zueinander hinsichtlich des absoluten Transmissionsgrades zu kalibrieren. Weiterhin ist bei der intensitätsnormierten Berechnung der einzelnen Stokes-Komponenten die Messung von drei unterschiedlichen Polarisationszuständen des ersten Strahlungsanteils für die Bestimmung des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung an jedem Feldpunkt ausreichend. Gegenüber bisherigen Verfahren zur Bestimmung des Polarisationszustandes von elektromagnetischer Strahlung kann daher bei Anwendung der intensitätsnormierten Berechnung der einzelnen Stokes-Komponenten gemäß der Erfindung die Anzahl der Messungen der unterschiedlichen Polarisationszustände je Feldpunkt der elektromagnetischen Strahlung von vier auf drei reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird als Strahlungsteiler ein Polarisationsstrahlteiler verwendet. Bei Verwendung eines Polarisationsstrahlteilers kann die Intensität des ersten Strahlungsanteils als transmittierter Anteil und die Intensität des zweiten Strahlungsanteils als reflektierter Anteil der auf den Polarisationsstrahlteiler eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung gemessen werden.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird mindestens ein Retikel mit mindestens drei räumlich nebeneinander angeordneten Polarisationskanälen verwendet, wobei jeder Polarisationskanal einen Strahlungsteiler umfasst. Insbesondere können die drei räumlich nebeneinander angeordneten Polarisationskanäle jeweils unterschiedliche Polarisationszustände des ersten Strahlungsanteils erzeugen. Der Polarisationszustand der elektromagnetischen Strahlung an einem Feldpunkt kann dadurch gemessen werden, dass jeder der mindestens drei auf dem Retikel angeordneten Polarisationskanäle einmal an den Feldpunkt verfahren wird und die Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils gemessen werden, die aus dem dem jeweiligen Polarisationskanal zugeordneten Strahlungsteiler austreten.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst jeder Polarisationskanal ein Umlenkelement, das derart ausgeführt ist, dass der innerhalb des Strahlungsteilers abgelenkte erste Strahlungsanteil in eine Richtung abgelenkt wird, die der Ausbreitungsrichtung des durch den Strahlungsteiler transmittierten zweiten Strahlungsanteils entspricht. Die Ablenkung des ersten Strahlungsanteils kann mittels Totalreflektion erfolgen. Das nach dem Polarisationsstrahlteiler angeordnete Umlenkelement kann insbesondere mit dem Polarisationsstrahlteiler einteilig verbunden sein. Alternativ können der Polarisationsstrahlteiler und das Umlenkelement zur Ablenkung des ersten Strahlungsanteils beabstandet voneinander angeordnet sein. Die jeweiligen Ausbreitungsrichtungen des abgelenkten ersten Strahlungsanteils und des transmittierten zweiten Strahlungsanteils können der Ausbreitungsrichtung der auf den Strahlungsteiler eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung entsprechen. In diesem Fall ist es möglich, das Retikel mit den Polarisationskanälen zur Bestimmung des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung auf Retikel-Ebene in eine Projektionsbelichtungsanlage einzubringen und die zu messenden Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils auf Wafer-Ebene mit zumindest einem Detektor zu messen. Insbesondere kann zwischen dem Retikel auf Retikel-Ebene und dem zumindest einen Detektor auf Wafer-Ebene ein Projektionsobjektiv angeordnet sein, durch das der erste und der zweite Strahlungsanteil auf den zumindest einen Detektor abgebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst mindestens einer der Polarisationskanäle bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung vor dem Strahlungsteiler angeordnete optische Linsen in Form eines Linsenarrays derart, dass kollimierte elektromagnetische Strahlung auf den Strahlungsteiler eingestrahlt wird. Daneben können die vor dem Strahlungsteiler angeordneten optischen Linsen auch jeweils einteilig ausgeführt sein oder eine andere Form gemäß der vorgesehenen Anwendung aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst mindestens einer der Polarisationskanäle bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung nach dem Strahlungsteiler und nach dem Umlenkelement angeordnete optische Linsen in Form eines Linsenarrays zum Fokussieren der aus dem Strahlungsteiler austretenden kollimierten Strahlung. Je nach vorgesehener Anwendung kann es vorteilhaft sein, die Linsen jeweils als einteilige Linsen oder in einer anderen Form auszubilden.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist eine bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung nach dem Strahlungsteiler angeordnete Linse des Linsenarrays einteilig mit dem Strahlungsteiler, und eine bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung nach dem Umlenkelement angeordnete Linse des Linsenarrays einteilig mit der Optik verbunden. Durch die einteilige Verbindung der nach dem Strahlungsteiler angeordneten Linse mit dem Strahlungsteiler und der nach dem Umlenkelement angeordneten Linse mit diesem Umlenkelement wird ein Luftabstand zwischen diesen Linsen und dem Strahlungsteiler bzw. dem Umlenkelement vermieden. Hierdurch kann die Abmessung des Retikels zur Bestimmung des Polarisationszustandes in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung und damit der notwendige Bauraum zur Unterbringung des Retikels reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst mindestens einer der Polarisationskanäle ein Phasenverzögerungselement, wie z. B. eine λ/2-Platte oder einen 90°-Rotator, im Strahlengang des ersten Strahlungsanteils derart, dass der zweite und der erste Strahlungsanteil gleiche Polarisationszustände aufweisen. Für den Fall, dass die Ausbreitungsrichtung des ersten Strahlungsanteils der Ausbreitungsrichtung des zweiten Strahlungsanteils entspricht, kann ein optisches System, beispielsweise ein Projektionsobjektiv, zur Abbildung des ersten und des zweiten Strahlungsanteils auf den zumindest einen Detektor zur Messung der Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils verwendet werden. Bei gleichen Polarisationszuständen des zweiten und des ersten Strahlungsanteils werden die Intensitäten dieser Strahlungsanteile, falls das zwischen dem Strahlungsteiler und dem mindestens einen Detektor angeordnete optische System einen polarisationsabhängigen Transmissionsgrad aufweist, in gleicher Weise reduziert. Messfehler, die durch das Messen unterschiedlicher Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils dadurch auftreten, dass das optische System einen polarisationsabhängigen Transmissionsgrad aufweist, werden durch gleiche Polarisationszustände des zweiten und ersten Strahlungsanteils vermieden. Falls der Strahlungsteiler beabstandet von dem Umlenkelement angeordnet ist, kann das Phasenverzögerungselement zwischen dem Strahlungsteiler und dem Umlenkelement zur Ablenkung des ersten Strahlungsteils angeordnet sein. Bei einteiliger Verbindung zwischen dem Strahlungsteiler und dem Umlenkelement zur Ablenkung des ersten Strahlungsteils kann das Phasenverzögerungselement nach dem Umlenkelement angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst mindestens einer der Polarisationskanäle einen Brewster-Polarisator, wobei der erste Strahlungsanteil zweimal innerhalb des Brewster-Polarisators reflektiert wird und der zweite Strahlungsanteil bei einer ersten inneren Reflektion aus dem Brewster-Polarisator ausgekoppelt wird. Falls die Fläche der ersten inneren Reflektion zu der Fläche der zweiten inneren Reflektion des ersten Strahlungsanteils parallel angeordnet ist, entspricht innerhalb des Brewster-Polarisators die Ausbreitungsrichtung des ersten Strahlungsanteils der Ausbreitungsrichtung der in den Brewster-Polarisator eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Eine äußere Reflektion des aus dem Brewster-Polarisator ausgekoppelten zweiten Strahlungsanteils unter dem Brewster-Winkel kann dadurch erreicht werden, dass ein erster ebener Spiegel, dessen Normalenachse parallel zu der Ausbreitungsrichtung des aus dem Brewster-Polarisator ausgekoppelten zweiten Strahlungsanteils ausgerichtet ist, in dem Strahlengang des zweiten Strahlungsanteils angeordnet wird. Ein zweiter ebener Spiegel kann in diesem Fall derart zum ersten Spiegel angeordnet werden, dass der zweite Strahlungsanteil nach der äußeren Reflektion am Brewster-Polarisator in die Ausbreitungsrichtung des ersten Strahlungsanteils abgelenkt wird. Falls ein 45°-Rotator in Ausbreitungsrichtung des zweiten Strahlungsanteils vor dem ersten Spiegel angeordnet wird, erfährt der zweite Strahlungsanteil vor der äußeren Reflektion am Brewster-Polarisator eine Drehung seines Polarisationszustandes um 90°.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitgestellt, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst, welche wiederum insbesondere eine den Strahlungsteiler umfassende Messmaske aufweist. In einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Messmaske zum Bestimmen des Polarisationszustandes von Belichtungsstrahlung der Polarisationsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie gestaltet.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen werden, und umgekehrt. Die sich daraus ergebenden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen von der Offenbarung der Erfindung ausdrücklich umfasst sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung mit drei Messkanälen, jeweils in Seitenansicht und in Draufsicht,
2 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem darin angeordneten Reticle zum Bestimmen des Polarisationszustandes von Belichtungsstrahlung der Projektionsbelichtungsanlage,
3 eine schematische Seitenansicht von zwei Polarisationskanälen eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reticles gemäß 2 zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung,
4 eine schematische Seitenansicht von zwei Polarisationskanälen eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reticles gemäß 2 zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung,
5 eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem darin angeordneten Reticle zum Bestimmen des Polarisationszustandes von Belichtungsstrahlung der Projektionsbelichtungsanlage,
6 eine schematische Seitenansicht von zwei Polarisationskanälen eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reticles gemäß 5 zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung, sowie
7 eine schematische Seitenansicht eines Polarisationskanals eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reticles mit einem Brewster-Polarisator, wobei die jeweiligen Ausbreitungsrichtungen des ersten und zweiten Strahlungsanteils der Ausbreitungsrichtung der auf den Brewster-Polarisator eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung entsprechen.
Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
1 zeigt drei Messkanäle 30, 31 und 32 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 28 zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung 12. Jeder der Messkanäle 30, 31 und 32 umfasst einen Strahlungsteiler 14 in Form eines Polarisationsstrahlteilers sowie Detektoren 20, 22 in Form von CCD-Bauelementen (CCD: Charge Coupled Device). Andere Arten von Detektoren sind möglich. Die auf den Polarisationsstrahlteiler 14 eingestrahlte elektromagnetische Strahlung 12 durchläuft den Polarisationsstrahlteiler 14, wobei die elektromagnetische Strahlung 12 in einen abgelenkten ersten Strahlungsanteil 16 und einen transmittierten zweiten Strahlungsanteil 18 aufgeteilt wird. Die Intensität des ersten Strahlungsanteils 16 mit einem ersten Polarisationszustand 17a, 17b bzw. 17c wird von dem Detektor 20 detektiert. Die Intensität des zweiten Strahlungsanteils 18 mit einem zweiten Polarisationszustand 19a, 19b bzw. 19c wird von dem Detektor 22 detektiert. Die auf den Polarisationsstrahlteiler 14 eingestrahlte Strahlung 12 breitet sich in Z-Richtung gemäß dem Koordinatensystem von 1 aus und weist alle (insbesondere lineare und zirkulare) Polarisationszustände auf.
Im Messkanal 30 ist der Polarisationsstrahlteiler 14 derart bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der auf den Polarisationsstrahlteiler 14 eingestrahlten Strahlung 12 ausgerichtet, dass der Detektor 20 die Intensität des ersten Strahlungsanteils 16 misst, der von dem Polarisationsstrahlteiler 14 in X-Richtung abgelenkt wird und dessen Polarisationszustand 17a eine lineare Polarisation in Y-Richtung aufweist. Der Detektor 22 misst die Intensität des zweiten Strahlungsanteils 18, der in Ausbreitungsrichtung der auf den Polarisationsstrahlteiler eingestrahlten Strahlung 12, d. h. in Z-Richtung transmittiert wird und dessen Polarisationszustand 19a eine lineare Polarisation in X-Richtung aufweist. Mit dieser Anordnung des Polarisationsstrahlteilers 14 wird die Stokes-Komponente S1 der eingestrahlten Strahlung 12 gemessen. Die Gesamtintensität der Strahlung 12 entspricht der Summe der jeweiligen Intensität des ersten Strahlungsanteils 16 und des zweiten Strahlungsanteils 18. Durch Messen der jeweiligen Intensität des ersten und zweiten Strahlungsanteils 16, 18 ist es möglich, eine intensitätsnormierte Stokes-Komponente S1/S0 zu bestimmen. Die Formel für S1/S0 lautet: S1/S0 = (IS1 – IS2)/(IS1 + IS2), (1)wobei I_S1 die Intensität des ersten Strahlungsanteils 16 am Detektor 20, I_S2 die Intensität des zweiten Strahlungsanteils 18 am Detektor 22, und S0 = I_S1 + I_S2 die Gesamtintensität des ersten und zweiten Strahlungsanteils 16, 18 ist. Dabei können die Intensitäten I_S1 und I_S2 von den Detektoren jeweils ortsaufgelöst gemessen werden und durch entsprechende Zuordnung der an den entsprechenden Punkten der Detektoren 20 und 22 gemessenen Werte für I_S1 und I_S2 kann die intensitätsnormierte Stokes-Komponente S1/S0 gemäß Formel (1) ortsaufgelöst über den Strahlquerschnitt der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 12 bestimmt werden.
Im Folgenden wird weiterhin unter Bezugnahme auf 1 der zweite Messkanal 31 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 28 zum Bestimmen des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung 12 beschrieben. Der Polarisationsstrahlteiler 14 ist in Bezug auf die in Z-Richtung eingestrahlte elektromagnetische Strahlung 12 derart ausgerichtet, dass der erste Strahlungsanteil 16 in eine Richtung abgelenkt wird, die um einen Winkel α von 45° gegenüber der X-Richtung geneigt ist. Gegenüber dem Polarisationsstrahlteiler 14 des Messkanals 30 ist der Polarisationsstrahlteiler 14 des Messkanals 31 um 45° in der XY-Ebene gedreht. Der Detektor 20 des Messkanals 31 misst daher einen Polarisationszustand 17b des entsprechenden ersten Strahlungsanteils 16, der gegenüber dem Polarisationszustand 17a des mit dem Messkanal 30 gemessenen ersten Strahlungsanteils 16 um 45° in der XY-Ebene gedreht ist. Mit dem Messkanal 31 wird daher die Stokes-Komponente S2 der eingestrahlten Strahlung 12 gemessen. Die Formel zur Berechnung der intensitätsnormierten Stokes-Komponente S2/S0 entspricht der Formel (1), die zur Berechnung der Stokes-Komponente S1/S0 (siehe vorheriger Absatz) verwendet wurde.
Im Folgenden wird weiterhin unter Bezugnahme auf 1 der dritte Messkanal 32 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 28 beschrieben. Die Ausrichtung des Polarisationsstrahlteilers 14 in der XY-Ebene gegenüber der Ausbreitungsrichtung der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung 12 entspricht der Ausrichtung des Polarisationsstrahlteilers 14 des Messkanals 30. Bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der eingestrahlten Strahlung 12 ist vor dem Polarisationsstrahlteiler 14 des Messkanals 32 eine λ/4-Platte 26 angeordnet, wobei die optische Kristallachse der λ/4-Platte um 45° zur X-Achse verschwenkt angeordnet ist. Die λ/4-Platte 26 wandelt zirkular polarisierte Strahlung in linear polarisierte Strahlung um.
Mit dem Messkanal 32 kann die intensitätsnormierte Stokes-Komponente S3/S0 der eingestrahlten Strahlung 12 gemessen werden. Die Berechnung der intensitätsnormierten Stokes-Komponente S3/S0 erfolgt mit der Formel (1), also in gleicher Weise wie die Berechnung der intensitätsnormierten Stokes-Komponente S1/S0 mit dem Messkanal 30 und die Berechnung der intensitätsnormierten Stokes-Komponente S2/S0 mit dem Messkanal 31. Die Verwendung der gleichen Formel (1) zur Berechnung der Stokes-Komponenten S1/S0, S2/S0, S3/S0 führt zu einer einfachen Auswertung, wobei durch die intensitätsnormierte Berechnung der Stokes-Komponenten auf eine Kalibrierung der absoluten Transmissionsgrade der einzelnen Messkanäle 30, 31, 32 zur Messung der Stokes-Komponenten verzichtet werden kann. Mit anderen Worten erfolgt die Kalibrierung der absoluten Transmissionsgrade der Messkanäle zueinander bei der Messung der Stokes-Komponenten dadurch, dass für jede Stokes-Komponente durch Messung und Summierung der jeweiligen Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils die notwendige Kalibrierung bereits mit der Berechnung der jeweiligen Stokes-Komponente erfolgt.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie mit einem Projektionsobjektiv 40 und einem Messretikel 34, auch als Messmaske bezeichnet, zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung 12 in Form von mittels eines Beleuchtungssystems 11 der Projektionsbelichtungsanlage 10 auf das Messretikel 34 eingestrahlter Beleuchtungsstrahlung. Das Messretikel 34 umfasst drei Polarisationskanäle 36, von denen lediglich zwei zeichnerisch dargestellt sind. Das Messretikel 34 ist in einer Maskenebene der Projektionsbelichtungsanlage 10 angeordnet, in der im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage 10 eine Produktmaske zur Abbildung mittels des Projektionsobjektivs 40 auf einen in einer Waferebene angeordneten Halbleiterwafer angeordnet ist. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Zeichnung lediglich eine Prinzipdarstellung ist und daher nicht maßstabsgetreu ist.
Weiterhin umfasst die Projektionsbelichtungsanlage 10 eine Detektoreinheit 42 mit Detektoren 20, 22 sowie eine Auswerteeinrichtung 47. Die Detektoreinheit 42 ist im Bereich der Waferebene angeordnet. Jeder der drei Polarisationskanäle 36 des Messretikels 34 bildet jeweils zusammen mit der Detektoreinheit 42 einen anderen der vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Messkanäle 30, 31 und 32 zum Bestimmen des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung 12. Die Polarisationskanäle 36 umfassen entsprechende Strahlungsteiler 14 zum jeweiligen Erzeugen der Strahlungsanteile 16 und 18. Einer der Polarisationskanäle 36 umfasst zusätzlich die in 1 veranschaulichte λ/4-Platte 26 des Messkanals 32. Sowohl der erste Strahlungsanteil 16 als auch der zweite Strahlungsanteil 18 des jeweiligen Polarisationskanals 36 werden mittels des Projektionsobjektivs 40 auf die Detektoreinheit 42 mit den Detektoren 20, 22 abgebildet. Die Detektoreinheit 42 ist in der dargestellten Ausführungsform defokussiert bezüglich der Fokusebene der ersten und zweiten Strahlungsanteile 16, 18 angeordnet. Alternativ kann die Detektoreinheit 42 auch in der Fokusebene angeordnet werden.
Mit dem Detektor 20 wird die Intensitätsverteilung 44 des ersten Strahlungsanteils 16 gemessen, woraus sich die Intensität I_S1 für die einzelnen Messpixel auf dem Detektor 20 ergibt. Mit dem Detektor 22 wird die Intensitätsverteilung 46 des zweiten Strahlungsanteils 18 gemessen, woraus sich wiederum die Intensität I_S2 für die einzelnen Messpixel auf dem Detektor 22 ergibt. Die Detektoren 20 und 22 können separat ausgeführt sein oder auch durch einen einzigen CCD-Chip gebildet werden. Jeder Polarisationskanal 36 des Retikels 34 dient der Bestimmung der jeweiligen Intensitätsverteilungen des ersten und zweiten Strahlungsanteils 16, 18 bei den vorstehend beschriebenen Polarisationszuständen 17a, 17b bzw. 17c des ersten Strahlungsanteils 16. Die Polarisationskanäle 36 können räumlich nebeneinander derart angeordnet werden, dass durch Verschiebung des Retikels 34 in X-Richtung ein einfaches Bestimmen der intensitätsnormierten Stokes-Komponenten S1/S0, S2/S0, S3/S0 ermöglicht wird. Dabei können die intensitätsnormierten Stokes-Komponenten ortsaufgelöst z. B. hinsichtlich des Strahlquerschnitts der elektromagnetischen Strahlung 12 in z. B. der Retikelebene oder bei entsprechender Anordnung der Detektoreinheit 42 auch winkelaufgelöst hinsichtlich der Retikelebene bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich zu einer räumlich benachbarten Anordnung der Polarisationskanäle 36 in X-Richtung können die Polarisationskanäle 36 in Y-Richtung räumlich nebeneinander angeordnet sein.
Durch Verschieben des Retikels 34 in X- und/oder Y-Richtung, also in der XY-Ebene, kann jeder Feldpunkt der elektromagnetischen Strahlung 12 gezielt angefahren werden. Abhängig von der Dimensionierung der Detektoren 20, 22 kann es notwendig sein, die Detektoreinheit 42 analog zu verschieben. Hierdurch ist es möglich, die Polarisationsverteilung der elektromagnetischen Strahlung 12 feldaufgelöst und damit den Polarisationszustand jedes Feldpunktes der elektromagnetischen Strahlung 12 zu bestimmen. Die Berechnung der intensitätsnormierten Stokes-Komponenten und die Bestimmung des Polarisationszustandes eines jeden Feldpunktes der elektromagnetischen Strahlung 12 erfolgt in der Auswerteeinrichtung 47. Alternativ können die zugehörigen Strahlungsteiler 14 der Masskanäle 30, 31 und 32 zur intensitätsnormierten Bestimmung der Stokes-Komponenten S1/S0, S2/S0, S3/S0 in einem Polarisationskanal 36 derart angeordnet werden, dass gleichzeitig die jeweiligen Intensitäten der zugehörigen ersten und zweiten Strahlungsanteile 16, 18 zur Berechnung der intensitätsnormierten Stokes-Komponenten S1/S0, S2/S0, S3/S0 gemessen werden können.
3 zeigt die Polarisationskanäle 36 des Retikels 34 gemäß 2 in einer ersten Ausführungsform. Jeder Polarisationskanal 36 umfasst einen Strahlungsteiler 14 in Gestalt eines Polarisationsstrahlteilers zur Aufteilung der kollimierten elektromagnetischen Strahlung 12 in den ersten und zweiten Strahlungsanteil 16, 18. Bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung 12 sind vor den Polarisationsstrahlteilern 14 optische Linsen in Gestalt eines Linsenarrays 50 derart angeordnet, dass die elektromagnetische Strahlung 12 kollimiert auf den jeweiligen Polarisationsstrahlteiler 14 eingestrahlt wird. Bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung 12 ist vor dem Linsenarray 50 eine Pinhole-Platte 48 angeordnet, wobei jedem Polarisationskanal 36 ein Loch in der Pinhole-Platte 48 zugeordnet ist, durch das die elektromagnetische Strahlung 12 auf den Polarisationsstrahlteiler 14 eingestrahlt wird. Die Pinhole-Platte 48 kann als Locharray ausgeführt sein.
Jeder Polarisationskanal 36 umfasst eine bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung 12 neben dem Polarisationsstrahlteiler 14 angeordnetes Umlenkelement 54, welches derart ausgeführt ist, dass der mittels des Polarisationsstrahlteilers 14 abgelenkte erste Strahlungsanteil 16 in eine Richtung abgelenkt wird, die der Ausbreitungsrichtung des durch den Polarisationsstrahlteiler 14 transmittierten zweiten Strahlungsanteils 18 entspricht. Das neben dem Polarisationsstrahlteiler 14 angeordnete Umlenkelement 54 zur Ablenkung des ersten Strahlungsanteils 16 ist als Reflektionsprisma mit einer totalreflektierenden Oberfläche 56 ausgeführt und einteilig mit dem Strahlungsteiler 14 verbunden.
Nach dem Strahlungsteiler 14 und dem Reflektionsprisma 54, die zusammen ein einteiliges optisches Element 58 bilden, ist eine λ/2-Platte 60 im Strahlengang des ersten Strahlungsanteils 16 derart angeordnet, dass die jeweiligen Polarisationszustände des zweiten und des ersten Strahlungsanteils 18, 16 gleich ausgerichtet werden. Alternativ kann anstelle der λ/2-Platte 60 ein 90°-Rotator oder ein anderes optisches Element zur Änderung des Polarisationszustandes im Strahlengang des ersten Strahlungsanteils 16 angeordnet werden. Bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung 12 sind nach dem optischen Element 58 optische Linsen in Form eines Linsenarrays 52 angeordnet zum Fokussieren der aus dem optischen Element 58 austretenden kollimierten Strahlung 16, 18. Die in 3 gezeigten ersten und zweiten Strahlungsanteile 16, 18 eines jeden Polarisationskanals 36 weisen jeweils gleiche Polarisationszustände auf.
Wie in 2 gezeigt, können die ersten und zweiten Strahlungsanteile 16, 18 mittels des Projektionsobjektivs 40 auf die Detektoren 20, 22 abgebildet werden. Falls das Projektionsobjektiv 40 einen polarisationsabhängigen Transmissionsgrad aufweist, werden die Intensitäten der ersten und zweiten Strahlungsanteile 16, 18 aufgrund ihres einheitlichen Polarisationszustandes in gleicher Weise reduziert. Abweichungen in den Intensitäten des jeweils ersten und zweiten Strahlungsanteils 16, 18, die nicht durch die Aufteilung der elektromagnetischen Strahlung 12 durch den Strahlungsteiler 14 begründet sind, werden auf diese Weise vermieden. Hierdurch werden Messfehler bei der Messung der Intensitäten des ersten und zweiten Strahlungsanteils 16, 18 vermieden, die durch die polarisationsabhängige Transmission des Projektionsobjektivs 40 verursacht werden könnten und die zu einer falschen Berechnung der intensitätsnormierten Stokes-Komponenten S1/S0, S2/S0, S2/S0 führen könnten.
In 4 sind die Polarisationskanäle 36 des Retikels 34 in einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Anstelle des in 3 gezeigten einteiligen optischen Elementes 58 mit dem Polarisationsstrahlteiler 14 und dem Reflektionsprisma 54 sind in
4 der Polarisationsstrahlteiler 14 und das Reflektionsprisma 54 als jeweils separate Bauteile aufgeführt und voneinander beabstandet angeordnet. Die λ/2-Platte 60 oder der 90°-Rotator ist zwischen dem Polarisationsstrahlteiler 14 und dem Reflektionsprisma 58 angeordnet. Anstelle des in 3 gezeigten Linsenarrays 52 zur Fokussierung der kollimierten Strahlungsanteile 16, 18 eines jeden Polarisationskanals 36 sind in 4 die optischen Linsen 52a zur Fokussierung der kollimierten Strahlungsanteile 16, 18 jeweils einteilig mit dem Polarisationsstrahlteiler 14 bzw. dem neben dem Polarisationsstrahlteiler 14 angeordneten Reflektionsprisma 54 verbunden. Durch die einteilige Verbindung der optischen Linsen 52 mit dem Polarisationsstrahlteiler 14 bzw. dem Reflektionsprisma 54 wird ein Luftabstand zwischen dem in 3 gezeigten Linsenarray 52 und dem optischen Element 58 vermieden. Hierdurch lässt sich die Abmessung des Messretikels 34 in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung 12 gegenüber der Abmessung des Messretikels 34 in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 reduzieren.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage 10 mit einem Projektionsobjektiv 40 und einem Messretikel 34 zum Bestimmen des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung 12. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 5 unterscheidet sich von der Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 2 in der Gestaltung der jeweiligen Strahlengänge des ersten und des zweiten Strahlungsanteils 16, 18. Im Gegensatz zu den in 2 gezeigten Strahlengängen des ersten und zweiten Strahlungsanteils 16, 18 sind die entsprechenden Strahlengänge des Strahlungsanteils 16, 18 gemäß 5 nach Austritt aus dem Messretikel 34 kollimiert. Die Abbildung der kollimierten ersten und zweiten Strahlungsanteile 16, 18 mit dem Projektionsobjektiv 40 auf die Detektoren 20, 22 führt zu einer Aufweitung der Strahlengänge, womit erreicht wird, dass auf die Detektoren 20, 22 kollimierte Strahlung eingestrahlt wird. Wird die Detektoreinheit 42 in der Fokusebene des Projektionsobjektivs angeordnet, so kann die Intensitätsverteilung 44 des ersten Strahlungsanteils 16 und die Intensitätsverteilung 46 des zweiten Strahlungsanteils 18 mit dem Detektor 20 bzw. dem Detektor 22 jeweils ortsaufgelöst gemessen werden. Die kollimierte Strahlung des ersten und zweiten Strahlenbündels 16, 18 fällt in Z-Richtung auf die in der XY-Ebene angeordneten Sensorflächen der Detektoren 20, 22 ein. Durch die senkrechte Einstrahlung der kollimierten Strahlung auf die Detektoren wird die Auflösung jedes der Detektoren 20, 22 durch eine möglicherweise vorhandene Abhängigkeit der Auflösung von dem Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung der zu messenden Strahlung und der Normalenachse der jeweiligen Sensorfläche der Detektoren 20, 22 nicht vermindert.
6 zeigt zwei Polarisationskanäle 36 des Messretikels 34 in einer weiteren Ausführungsform, welche insbesondere als Messtretikel gemäß 5 geeignet ist. Die Anordnung der Pinhole-Platte 48, des Linsenarrays 50, des optischen Elementes 58 mit Polarisationsstrahlteiler 14 und Reflektionsprisma 54, der λ/2-Platte 60 bzw. des 90°-Rotators entspricht der in 3 gezeigten Anordnung, wobei hier kein Linsenarray 52 zur Fokussierung der Strahlung des ersten und zweiten Strahlungsanteils 16, 18 verwendet wird. Daher tritt der erste Strahlungsanteil 16 und der zweite Strahlungsanteil 18 aus dem Polarisationsstrahlteiler 14 bzw. dem Reflektionsprisma 54 als kollimierte Strahlung in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung 12 aus dem Retikel 34 aus. Bei Verwendung des in 6 gezeigten Retikels 34 entsprechen die Strahlengänge des ersten und zweiten Strahlungsanteils 16, 18 denjenigen Strahlengängen, die in der in 5 gezeigten Projektionsbelichtungsanlage 10 gezeigt sind.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Polarisationskanals 36 eines erfindungsgemäßen Messretikels 34 zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung 12 mit einem Brewster-Polarisator 62. Der Polarisationskanal 36 umfasst eine Pinhole-Platte 48, eine Linse 150, mit der das vom Loch der Pinhole-Platte 48 fokussierte Strahlenbündel der elektromagnetischen Strahlung 12 kollimiert wird, den Brewster-Polarisator 62, auf den kollimierte Strahlung eingestrahlt wird, einen 45°-Rotator 68, einen ersten Spiegel 70 und einen zweiten Spiegel 72. Die elektromagnetische Strahlung 12 durchläuft den Brewster-Polarisator 62, der aus spannungsarmem Glas hergestellt sein kann und erfährt eine erste innere Reflektion an einer ersten Oberfläche 64 des Brewster-Polarisators 62 unter dem Brewsterwinkel, so dass lediglich die s-Komponente der Polarisation reflektiert wird. Die reflektierte Komponente erfährt eine zweite innere Reflektion, ebenfalls unter dem Brewsterwinkel, an einer zweiten Oberfläche 66 des Brewster-Polarisators 62 und tritt in kollimierter Form als erster Strahlungsanteil 16 aus dem Brewster-Polarisator 62 aus. Die Flächen 64, 66 des Brewster-Polarisators 62, an denen die elektromagnetische Strahlung 12 innen reflektiert wird, sind parallel zueinander angeordnet, so dass die Ausbreitungsrichtung des ersten Strahlungsanteils 16 der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung 12 entspricht. Bei der zweiten inneren Reflektion wird aufgrund der Reflektion mit dem Brewster-Winkel nur ein geringer Anteil der elektromagnetischen Strahlung 12 aus dem Brewster-Polarisator 62 ausgekoppelt. Daher kann der bei der zweiten inneren Reflektion 66 ausgekoppelte Anteil der elektromagnetischen Strahlung 12 bei der Berechnung der Gesamtintensität der elektromagnetischen Strahlung 12 aus dem ersten und zweiten Strahlungsanteil 16, 18 vernachlässigt werden.
Die bei der ersten inneren Reflektion aus dem Brewster-Polarisator 62 ausgekoppelte Strahlung ist der zweite Strahlungsanteil 18. Der zweite Strahlungsanteil 18 durchläuft nach Auskopplung aus dem Brewster-Polarisator 62 einen 45°-Rotator 68 und wird an einem ersten Spiegel 70, dessen Normalenachse der Ausbreitungsrichtung des zweiten Strahlungsanteils 18 nach Auskopplung aus dem Brewster-Polarisator 62 entspricht, reflektiert. Nach der Reflektion an dem ersten Spiegel 70 wird der zweite Strahlungsanteil 18 durch äußere Reflektion an der ersten Oberfläche 64 des Brewster-Polarisators 62 wiederum unter dem Brewster-Winkel reflektiert und durch den zweiten Spiegel 72 derart abgelenkt, dass die Ausbreitungsrichtung des zweiten Strahlungsanteils 18 der Ausbreitungsrichtung des ersten Strahlungsanteils 16 entspricht. Zur Vermeidung von Intensitätsverlusten des zweiten Strahlungsanteils 18 können der erste Spiegel 70 und der zweite Spiegel 72 hohe Reflektivitäten aufweisen. Nach Auskopplung des zweiten Strahlungsanteils 18 aus dem Brewster-Polarisator 62 durchläuft die Strahlung zweimal den 45°-Rotator 68, so dass der Polarisationszustand des zweiten Strahlungsanteils 18 gegenüber dem Polarisationszustand des ersten Strahlungsanteils 16 um 90° gedreht ist.

10: Projektionsbelichtungsanlage
11: Beleuchtungssystem
12: elektromagnetische Strahlung
14: Strahlungsteiler
16: erster Strahlungsanteil
17a–c: unterschiedliche Polarisationszustände des ersten Strahlungsanteils
18: zweiter Strahlungsanteil
19a–c: unterschiedliche Polarisationszustände des zweiten Strahlungsanteils
20: Detektor
22: Detektor
26: λ/4-Platte
28: Vorrichtung zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung
30: erster Messkanal
31: zweiter Messkanal
33: dritter Messkanal
34: Messretikel
36: Polarisationskanal
40: Projektionsobjektiv
42: Detektoreinheit
44: Intensitätsverteilung des ersten Strahlungsanteils
46: Intensitätsverteilung des zweiten Strahlungsanteils
47: Auswerteeinrichtung
48: Pinhole-Platte
50: Linsenarray
52: Linsenarray
52a: Linse
54: Umlenkelement
56: reflektierende Oberfläche
58: optisches Element
60: λ/2-Platte bzw. 90°-Rotator
62: Brewster-Polarisator
64: erste Oberfläche
66: zweite Oberfläche
68: 45°-Rotator
70: erster Spiegel
72: zweiter Spiegel
150: Linse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2006/0192937 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung (12) mit den Schritten: – Aufteilen der elektromagnetischen Strahlung (12) mittels eines Strahlungsteilers (14) in einen ersten Strahlungsanteil (16) und einen zweiten Strahlungsanteil (18) derart, dass der erste (16) und der zweite Strahlungsanteil (18) unterschiedliche Polarisationszustände (17a, 19a; 17b, 19b; 17c, 19c) aufweisen und die Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) zusammen der Gesamtintensität der auf den Strahlungsteiler (14) eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (12) entsprechen, – Messen der jeweiligen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18), – Bilden der Summe der gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) als Messwert der Gesamtintensität der auf den Strahlungsteiler (14) eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (12), – Auswerten der gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) und der Summe der gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) für mindestens einen Polarisationszustand (17a, 17b, 17c) des ersten Strahlungsanteils (16) zum Bestimmen des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung (12).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die jeweilige Intensität des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) an wenigstens zwei Feldpunkten der elektromagnetischen Strahlung (12) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Aufteilen der elektromagnetischen Strahlung (12) in den ersten Strahlungsanteil (16) und den zweiten Strahlungsanteil (18) jeweils derart erfolgt, dass mindestens drei unterschiedliche Polarisationszustände (17a, 17b, 17c) des ersten Strahlungsanteils (16) erzeugt werden und das Bestimmen des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung (12) durch Auswerten der gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) und der Summe der gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) für die mindestens drei Polarisationszustände (17a, 17b, 17c) des ersten Strahlungsanteils (16) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die jeweilige Intensität des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) für die mindestens drei unterschiedlichen Polarisationszustände (17a, 17b, 17c) des ersten Strahlungsanteils (16) an jedem Feldpunkt der elektromagnetischen Strahlung (12) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem aus den gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) für jeden der drei unterschiedlichen Polarisationszustände (17a, 17b, 17c) des ersten Strahlungsanteils (16) die intensitätsnormierten Stokes-Komponenten S1/S0, S2/S0 und S3/S0 berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem als Strahlungsteiler (14) ein Polarisationsstrahlteiler verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Retikel (34) mit mindestens drei räumlich nebeneinander angeordneten Polarisationskanälen (36) verwendet wird, wobei jeder Polarisationskanal (36) einen Strahlungsteiler (14) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem jeder Polarisationskanal (36) ein Umlenkelement (54) umfasst, das derart ausgeführt ist, dass der innerhalb des Strahlungsteilers (14) abgelenkte erste Strahlungsanteil (16) in eine Richtung abgelenkt wird, die der Ausbreitungsrichtung des durch den Strahlungsteiler (14) transmittierten zweiten Strahlungsanteils (18) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem mindestens einer der Polarisationskanäle (36, 38) bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung (12) vor dem Strahlungsteiler (14) angeordnete optische Linsen in Form eines Linsenarrays (50) umfasst derart, dass kollimierte elektromagnetische Strahlung (12) auf den Strahlungsteiler (14) eingestrahlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem mindestens einer der Polarisationskanäle (36) bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung (12) nach dem Strahlungsteiler (14) und nach dem Umlenkelement (54) angeordnete optische Linsen in Form eines Linsenarrays (52) zum Fokussieren der aus dem Strahlungsteiler (14) austretenden kollimierten Strahlung (16, 18) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem eine bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung (12) nach dem Strahlungsteiler (14) angeordnete Linse des Linsenarrays (52) einteilig mit dem Strahlungsteiler (14) und eine bezogen auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung nach dem Umlenkelement (54) angeordnete Linse des Linsenarrays (52) einteilig mit dem Umlenkelement (54) verbunden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem mindestens einer der Polarisationskanäle (36) ein Phasenverzögerungselement im Strahlengang des ersten Strahlungsanteils (16) umfasst derart, dass der zweite (18) und der erste Strahlungsanteil (16) gleiche Polarisationszustände aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem mindestens einer der Polarisationskanäle (36) einen Brewster-Polarisator (62) umfasst, wobei der erste Strahlungsanteil (16) zweimal innerhalb des Brewster-Polarisators (60) reflektiert wird und der zweite Strahlungsanteil bei einer ersten inneren Reflektion (64) aus dem Brewster-Polarisator (62) ausgekoppelt wird.
Vorrichtung (28) zum Bestimmen des Polarisationszustandes elektromagnetischer Strahlung (12) mit: einem Strahlungsteiler (14), der dazu eingerichtet ist, die elektromagnetische Strahlung (12) in einen ersten Strahlungsanteil (16) und einen zweiten Strahlungsanteil (18) derart aufzuteilen, dass der erste (16) und der zweite Strahlungsanteil (18) unterschiedliche Polarisationszustände (17a, 19a; 17b, 19b; 17c, 19c) aufweisen und die Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) zusammen der Gesamtintensität der auf den Strahlungsteiler (14) eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (12) entsprechen, mindestens einem Detektor (20, 22), der dazu eingerichtet ist, die jeweiligen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) zu messen, und einer Auswerteeinrichtung (47), die dazu eingerichtet ist, die Summe der gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) als Messwert der Gesamtintensität der auf den Strahlungsteiler (14) eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (12) zu bilden, und mit den gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) und der Summe der gemessenen Intensitäten des ersten (16) und zweiten Strahlungsanteils (18) für mindestens einen Polarisationszustand (17a, 17b, 17c) des ersten Strahlungsanteils (16) den Polarisationszustand der elektromagnetischen Strahlung (12) zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 14, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, die eine den Strahlungsteiler aufweisende Messmaske (34) umfasst.
Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie mit der Vorrichtung (28) gemäß Anspruch 16.