DE10153147A1

DE10153147A1 - Verfahren zum Aufbringen eines Maßstabes auf einen Träger

Info

Publication number: DE10153147A1
Application number: DE10153147A
Authority: DE
Inventors: Peter Vogt
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2001-10-27
Filing date: 2001-10-27
Publication date: 2003-05-08
Also published as: US6798588B2; US20030090639A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Aufbringen eines Maßstabes (7) auf einen Träger (1, 2) wird auf den Träger eine Materialschicht (11) derart aufgebracht, daß die Längenänderung aufgrund von Temperaturänderung der Materialschicht (11) wenigstens annähernd Längenänderungen des Trägers (1, 2) aufgrund von Temperaturänderungen entspricht. Der Maßstab (7) mit einer Meßskala (7a) wird in oder auf die Materialschicht (11) ein- bzw. aufgebracht. Der Träger kann ein optisches Element, z. B. eine Linse (1) eines Objektives (5) für die Halbleiter-Lithographie, sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines Maßstabes auf einen Träger, insbesondere auf ein optisches Element eines Objektives als Träger.
Die Erfindung betrifft auch ein Objektiv für die Halbleiter- Lithographie, wobei auf eine Linse oder eine Innenfassung ein Maßstab mit einer Meßskala aufgebracht wird.
Bei der Durchführung von Lageänderungen eines optischen Elementes in einem Objektiv, z. B. an der Linse, die in einer Innenfassung gelagert ist und die über entsprechende Zwischenglieder mit einer Außenfassung verbunden ist, ist es von Vorteil die Position oder die Lageänderung des optischen Elementes zu bestimmen, wenn diese z. B. durch den Einsatz von Manipulatoren einen entsprechenden Versatz erfährt.

Es ist bekannt, auf einem der beiden Fassungsteile, vorzugsweise der Innenfassung, einen separaten Glasträger anzuordnen, der mit einem Maßstab mit einer eingeätzten Meßskala versehen ist. Über Befestigungsglieder wird dabei der Glasträger mit der darunterliegenden Fassung, welche im allgemeinen aus Stahl besteht, verbunden. Neben dem Nachteil eines zusätzlichen Bauteiles und eines damit verbundenen höheren Aufwandes zur Befestigung, liegt ein weiterer Nachteil des bekannten Meßverfahrens in unterschiedlichen Wärmeausdehnungen zwischen dem Glasträger mit dem Maßstab und der Fassung, auf der der Glasträger mit dem Maßstab angeordnet ist. Durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen zwischen den beiden Teilen besteht die Gefahr, daß das Meßergebnis ungenauer wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen eines Maßstabes auf einen Träger und eine Vorrichtung hierfür vorzusehen, mit der mit einfachen Mitteln Messungen durchgeführt werden können, insbesondere wobei bei einem Versatz eines optischen Elementes mit höherer Genauigkeit und mit relativ einfachen Mitteln gemessen werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Verfahrensmerkmale gelöst.

In den Ansprüchen 13, 14, 15 und 24 ist jeweils ein Objektiv für die Halbleiter-Lithographie beschrieben, wobei ein Maßstab auf einer Innenfassung oder auf einer Linse vorgesehen ist.

Dadurch, daß auf den Träger, z. B. auf ein optisches Element eines Objektives, wie z. B. einem Objektiv für die Halbleiter- Lithographie, direkt eine Materialschicht aufgebracht wird, wobei deren Wärmeausdehnungsprofil das Wärmeausdehnungsprofil des Trägers aufgezwungen wird, werden zum einen gesonderte Befestigungsglieder für den Maßstab vermieden und zum anderen ergeben sich keine Probleme mehr mit einem unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizient. Dies bedeutet, Lage und Lageänderungen des Trägers, z. B. einer Linse, können mit wesentlich höherer Genauigkeit festgestellt werden.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Maßstab direkt in den Träger, z. B. die Fassung einer Linse oder auch in oder auf die Linse selbst in einem optisch nicht wirksamen Bereich, eingebracht bzw. aufgebracht wird, d. h. in einen Bereich, der für die Belichtung nicht benötigt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Materialschicht für den Maßstab wenigstens annähernd den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt wie der Träger. Wenn als Träger z. B. eine Linse vorgesehen ist, dann kann die Materialschicht für den Maßstab aus dem gleichen Material bestehen wie die Linse. In diesem Fall liegen somit gleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten vor. Die gleiche Materialschicht ergibt sich auch dann automatisch, wenn der Maßstab direkt in die Linse selbst eingebracht wird, z. B. durch ein entsprechendes Einätzen oder Einritzen.

In einer sehr vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß als Materialschicht Glas verwendet wird, wobei die Meßskala des Maßstabes auf die Glasschicht aufgebracht wird. Die Meßskala des Maßstabes kann dabei auf die Glasschicht aufgedampft werden.

Das Aufbringen der Materialschicht auf den Träger, z. B. eine Linse oder die Fassung einer Linse, kann durch Sputtern oder Aufdampfen erfolgen.

Wenn der Maßstab auf der Linse oder an der Innenfassung der Linse angeordnet ist, so wird man an der dazugehörigen Außenfassung oder in einem entsprechenden Bereich des Objektives entsprechende Meßglieder zum Messen, z. B. einen Sensor, vorsehen, der über die Meßskala des Maßstabes die Position und die Verschiebewege der Linse mißt.

Als Sensor ist z. B. ein inkrementeller kapazitiver oder inkrementeller induktiver Sensor, ein interferometrischer Geber oder auch ein anderer Sensor möglich, der mit der gewünschten hohen Meßgenauigkeit, die im Nanometerbereich liegen sollte, arbeitet.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Linse, die über eine Innenfassung und elastische Verbindungsglieder mit einer Außenfassung verbunden ist, und
Fig. 2a bis 2c vergrößerte Darstellungen eines auf die Linse aufgebrachten bzw. eingebrachten Maßstabes.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft für ein Objektiv beschrieben, das für die Halbleiter-Lithographie vorgesehen ist. Selbstverständlich ist das Verfahren gemäß der Erfindung auch für andere Objektive geeignet. Darüber hinaus ist ein Einsatz auch auf anderen technischen Gebieten möglich, bei denen es darauf ankommt, mit sehr hoher Genauigkeit Messungen vorzunehmen.
Eine Linse 1, die in diesem Fall als Träger fungiert, ist in bekannter Weise in einer Innenfassung 2 gelagert. Die Innenfassung 2 ist über ein oder mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Verbindungsglieder 3 mit einer Außenfassung 4 verbunden, die ein feststehendes Teil eines Objektives 5 bildet. Die Innenfassung 2 und Außenfassung 4 können nebst den Verbindungsgliedern 3 einstückig ausgebildet sein.
Durch nicht näher dargestellte Aktuatoren 6 (in der Fig. 1 ist beispielsweise nur ein Aktuator gestrichelt dargestellt) lassen sich Verschiebungen der Innenfassung 2 und damit auch der Linse 1 in x/y-Richtung, d. h. in der Ebene der Linse, gemäß Pfeilrichtung oder auch in Richtung der optischen Achse, welche senkrecht zur Linsenebene steht, durchführen. Diese Verschiebungen können sich im Nanometerbereich befinden.
Zur Bestimmung dieser Verschiebungen bzw. dem Versatz der Innenfassung 2 gegenüber der Außenfassung 4 sind nun mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Maßstäbe 7 vorgesehen, die an der Linse 1 als Träger angeordnet sind. Bei einer anderen Ausgestaltung sind die Maßstäbe 7 an der Innenfassung als Träger angeordnet. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Maßstäbe 7 vorgesehen, die auf Abflachungen 8 in der Umfangswand der Linse 1 angebracht sind. Grundsätzlich reichen zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Maßstäbe 7 am Umfang der hinse 1 aus, um Verschiebungen in x/y-Richtung zu erfassen. Wenn drei Maßstäbe 7 mit entsprechenden Messungen vorgesehen sind, dann lassen sich auch Verschiebungen des Zentrums der Linse 1 bzw. deren Dezentrierung exakt bestimmen. In der Fig. 1 sind mit Pfeilen 9 die jeweiligen Meßrichtungen angegeben.
Falls Verschiebungen der Linse 1 in z-Richtung gemessen werden sollen, sind die Maßstäbe 7 entsprechend axial (in Richtung der optischen Achse) entlang der Umfangswand der Linse 1 anzuordnen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bedeutet dies, daß die Maßstäbe 7 senkrecht zur Zeichenebene stehen.
In der Fig. 1 ist zusätzlich auch die Lage eines Maßstabes 7' gestrichelt dargestellt, der auf einer entsprechenden Abflachung an der äußeren Umfangswand der Innenfassung 2 angeordnet ist. Wenn die Innenfassung 2 fest mit der Linse 1 verbunden ist, lassen sich auch bei einer Anordnung von Maßstäben 7' an der Innenfassung 2 Verschiebungen der Linse 1 gegenüber der Außenfassung 4 feststellen.
Zum Messen der Verschiebung der Linse 1 sind Sensoren 10 vorgesehen, welche an der Außenfassung 4 oder einem anderen Teil des Objektives 5 angeordnet und auf die Maßstäbe 7 gerichtet sind bzw. diese auswerten.
Da derartige Sensoren 10 grundsätzlich bekannt sind, sind diese in der Fig. 1 nur prinzipmäßig angedeutet. Geeignet für diesen Zweck sind z. B. kapazitive oder induktive Sensoren oder auch interferometrische Geber, wie z. B. Gitterinterferometer, wie dies z. B. in der Zeitschrift "Feinwerktechnik & Meßtechnik 98 (1990) 10", Seite 406 in dem Artikel "Längen in der Ultrapräzisionsmeßtechnik messen" beschrieben ist.
In den Fig. 2a, 2b und 2c sind beispielsweise drei Möglichkeiten angegeben, wie der Maßstab 7 auf die Linse 1 oder die Innenfassung 2 aufgebracht werden kann.
Gemäß Fig. 2a wird auf die Abflachung 8 an der Umfangswand der Linse 1 eine Materialschicht 11 aufgetragen, die das gleiche Wärmeausdehnungsverhalten hat wie die Linse 1 selbst. Vorzugsweise nimmt man hierfür nach Möglichkeit das gleiche Material, das auch für die Linse 1 verwendet wird. Als Materialschicht 11, die auf die Linse 1 entsprechend aufgebracht wird, läßt sich z. B. Glas verwenden, wobei deren Dicke zwischen 2 bis 7 µ betragen kann.
Gemäß Fig. 2a wird dann auf die Materialschicht 11 der Maßstab 7 mit der Meßskala 7a aufgebracht. Dies kann z. B. durch Aufdampfen erfolgen. Für den Maßstab 7 läßt sich ebenfalls Glas oder auch ein anderes Material wie z. B. ein Metall, insbesondere Chrom, Aluminium oder Silber verwenden.
Anstelle eines Aufdampfens der Meßskala 7a kann diese in die Materialschicht 11 auch eingeätzt werden, wie dies in der Fig. 2b dargestellt ist.
Bei der Aufbringung der Materialschicht für den Maßstab auf den Träger ist lediglich darauf zu achten, daß dieser für den Fall, daß unterschiedliche Materialien vorliegen, nur in einer derart geringen Dicke aufgebracht wird, daß der Materialschicht das Wärmeausdehnungsprofil des Trägers aufgezwungen wird.
Wenn für den Träger und die Materialschicht gleiche oder ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten vorliegen, dann hat die Dicke der Materialschicht keinen Einfluß auf ein unterschiedliches Wärmeausdehnungsprofil. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn sowohl Träger als auch Materialschicht aus dem gleichen Material bestehen.
Die Fig. 2c zeigt eine Ausgestaltung eines Maßstabes 7, wobei in eine entsprechende Abflachung 8 der Linse 1 die Meßskala 7a direkt in die Linse 1 eingeätzt ist.
Anstelle eines Aufbringens des Maßstabes 7 auf den Träger, im Ausführungsbeispiel die Linse 1 oder die Innenfassung 2, durch Sputtern der Materialschicht 11, kann gegebenenfalls auch ein Maßstab 7 mit der Meßskala 7a durch ein Ansprengen an die Abflachung 8 der Linse 1 aufgebracht werden.

Claims

1. Verfahren zum Aufbringen eines Maßstabes (7) auf einen Träger (1, 2), wobei auf den Träger (1, 2) eine Materialschicht (11) derart aufgebracht wird, daß Längenänderungen der Materialschicht (11) aufgrund von Temperaturänderungen wenigstens annähernd Längenänderungen des Trägers (1, 2) aufgrund von Temperaturänderungen entsprechen, und wobei der Maßstab (7) mit einer Meßskala (7a) in oder auf die Materialschicht (11) ein- bzw. aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein optisches Element (1, 2) eines Objektives für die Halbleiter-Lithographie ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Teil der Fassung (2) einer Linse (1) bildet.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Linse (1) ist und daß der Maßstab (7) auf einem optisch nicht wirksamen Teil der Linse (1) angebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Materialschicht (11) Glas aufgebracht wird, wobei die Meßskala (7a) des Maßstabes (7) auf die Glasschicht aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßskala (7a) auf eine Quarzschicht aufgedampft wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesiumfluorid, Quarz oder ein Metall aufgedampft wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht (11) auf das optische Element (1, 2) gesputtert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Quarz auf das optische Element gesputtert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht (11) nach dem Sputtern und vor dem Aufbringen der Meßskala (7a) poliert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht (11) wenigstens annähernd den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt wie der Träger (1, 2).

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht (11) in einer derart geringen Dicke im Vergleich zu dem Träger (1, 2) auf diesen aufgebracht wird, daß der Materialschicht (11) das Wärmeausdehnungsprofil des Trägers (1, 2) aufgezwungen wird.

13. Objektiv für die Halbleiter-Lithographie mit wenigstens einer Linse (1), die in einer Innenfassung (2) gelagert ist, wobei die Innenfassung (2) über ein oder mehrere Verbindungsglieder (3) mit einer Außenfassung (4) verbunden ist, wobei die Innenfassung (1) mit einem Maßstab (7') versehen ist, der durch eine Materialschicht (11) gebildet ist, in welche oder auf welche der Maßstab (7') mit einer Meßskala (7a) ein- bzw. aufgebracht ist, und wobei die Materialschicht (11) im Vergleich zu der Innenfassung (2) eine derart geringe Dicke aufweist, daß der Materialschicht (11) das Wärmeausdehnungsprofil der Innenfassung (2) aufgezwungen wird.

14. Objektiv für die Halbleiter-Lithographie mit wenigstens einer Linse (1), die in einer Innenfassung (2) gelagert ist, wobei die Innenfassung (2) über ein oder mehrere Verbindungsglieder (3) mit einer Außenfassung (4) verbunden ist, wobei die Innenfassung (1) mit einem Maßstab (7') versehen ist, der durch eine Materialschicht (11) gebildet ist, in welche oder auf welche der Maßstab (7') mit einer Meßskala (7a) ein- bzw. aufgebracht ist, und wobei der Maßstab (7') und die Materialschicht (11) aus dem gleichen Material bestehen wie die Innenfassung (2).

15. Objektiv für die Halbleiter-Lithographie mit wenigstens einer Linse (1), die in einer Innenfassung (2) gelagert ist, wobei die Innenfassung (2) über ein oder mehrere Verbindungsglieder (3) mit einer Außenfassung (4) verbunden ist, wobei die Linse (1) mit einem Maßstab (7) versehen ist, der durch eine Materialschicht (11) gebildet ist, in welche oder auf welche der Maßstab (7) mit einer Meßskala (7a) ein- bzw. aufgebracht ist, und wobei die Materialschicht (11) wenigstens annähernd den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wie der Wärmeausdehnungskoeffizient der Linse (1).

16. Objektiv nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht (11) aus dem gleichen Material besteht wie die Linse (1).

17. Objektiv nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (7) aus dem gleichen Material besteht wie die Linse (1).

18. Objektiv nach Anspruch 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Materialschicht (11) Quarz, insbesondere in einer Dicke von größer 2 µ aufgebracht ist, wobei die Meßskala (7a) auf die Quarzschicht aufgebracht ist.

19. Objektiv nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßskala (7a) auf die Quarzschicht aufgedampft ist.

20. Objektiv nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesiumfluorid, Quarz oder Metall aufgedampft ist.

21. Objektiv nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht (11) auf die Fassung (2) gesputtert ist.

22. Objektiv nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht (11) auf die Linse (1) gesputtert ist.

23. Objektiv nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (7) an die Linse (1) angesprengt ist.

24. Objektiv für die Halbleiter-Lithographie mit wenigstens einer Linse (1), die in einer Innenfassung (2) gelagert ist, wooei die Innenfassung (2) über ein oder mehrere Verbindungsglieder (3) mit einer Außenfassung (4) verbunden ist, wobei die Linse (1) mit einem Maßstab (7) versehen ist, der direkt in die Umfangswand (Abflachung 8) der Linse (1) eingebracht ist.

25. Objektiv nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßskala (7a) des Maßstabes (7) in das Material der Linse (1) eingeätzt ist.

26. Objektiv nach Anspruch 13, 14, 15 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfassung (4) mit wenigstens einem Sensor (10) versehen ist, der über den Maßstab (7) Verschiebewege der Linse (1) mißt.

27. Objektiv nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) als inkrementeller kapazitiver oder als inkrementeller induktiver Sensor ausgebildet ist.

28. Objektiv nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß für die Messung an der Außenfassung (4) ein interferometrischer Geber als Sensor (10) angeordnet ist.

29. Objektiv nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der interferometrische Geber (10) als Gitterinterferometer ausgebildet ist.

30. Objektiv nach Anspruch 13, 14, 15 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (7) zur Messung von Verschiebungen in z-Richtung (optische Achse) angeordnet ist.

31. Objektiv nach Anspruch 13, 14, 15 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (7) zur Messung von Verschiebungen in x/y-Richtung vorgesehen ist.