-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Telezentriebestimmung an einem optischen Abbildungssystem und auf
eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, der eine solche
Vorrichtung zugeordnet ist.
-
Die
Telezentriebestimmung dient bekanntermaßen dazu, Abweichungen des
idealen Telezentrieverhaltens optischer Abbildungssysteme, d.h.
Telezentriefehler, zu erkennen. Bei einem Abbildungssystem, das
mit einem Telezentriefehler behaftet ist, verläuft der Hauptstrahl für einen
jeweiligen Feldpunkt nicht, wie im fehlerfreien Fall, parallel zur
optischen Achse des Abbildungssystems, sondern gegenüber dieser
verkippt, wobei der Kippwinkel ein quantitatives Maß des Telezentriefehlers
darstellt. Dies legt es an sich nahe, den Telezentriefehler dadurch
zu bestimmen, dass die energetische Schwerpunktlage des Bildes eines
jeweiligen Feldpunktes in einer zur optischen Achse senkrechten
xy-Ebene an mehreren, in z-Richtung der optischen Achse gegeneinander
verschobenen Messstellen gemessen und daraus der Kippwinkel trigonometrisch
berechnet wird. Dem steht jedoch die Schwierigkeit entgegen, dass die
energetische Schwerpunktlage des Bildes eines jeweiligen Feldpunktes
in der xy-Ebene abhängig von
der z-Position auch aufgrund anderer Bildfehler variieren kann,
mit denen Abbildungssysteme typischerweise behaftet sind, wie Koma-
und Bildschalenfehler. Aus einer solchen Messung der energetischen
Schwerpunktlage in der xy-Ebene als Funktion der z-Position allein
kann folglich im allgemeinen nicht auf den Telezentriefehler geschlossen
werden.
-
So
kommt zwar beispielsweise eine Telezentriebestimmung durch eine
Moiré-Technik
in Betracht, bei der eine erste, in einer Objektebene des Abbildungssystems
angeordnete Moiré-Struktur
auf eine bis auf den Abbildungsmaßstab identische zweite, in
einer Bildebene des Abbildungssystems angeordnete Moiré-Struktur
abgebildet wird. In der Bildebene entsteht dadurch ein Moiré-Überlagerungsmuster,
das bekanntermaßen
sogenannte Moiré-Streifen zeigt,
wenn das Abbildungssystem mit einem Verzeichnungsfehler behaftet
ist. Wenn ausgehend davon die z-Position der bildseitigen Moiré-Struktur
verändert
wird, ändert
sich im idealen Fall eines aberrationsfreien und bildseitig telezentrischen
Abbildungssystems das Moire-Überlagerungsmuster
nicht. Besitzt das Abbildungssystem zwar einen Telezentriefehler,
ist ansonsten aber aberrationsfrei, so ändert sich das Moire-Überlagerungsmuster,
und aus dessen Veränderung
in Abhängigkeit
von der z-Position kann in diesem Fall der Telezentriefehler ermittelt werden.
Ist das Abbildungssystem hingegen auch mit Aberrationen behaftet,
so überlagern
sich dadurch bedingte Veränderungen
des Moiré-Überlagerungsmusters
mit denjenigen, die auf dem Telezentriefehler beruhen. Wenn für die Moiré-Messung
eine Beleuchtung gewählt
wird, welche eine Pupille des Abbildungssystems nicht vollständig und
gleichmäßig ausfüllt, hat
dies einen weiteren Störeffekt
für die
Ermittlung des Telezentriefehlers zur Folge.
-
Weitere
Störeinflüsse können aus
Ebenheitsfehlern eines objektseitig eingebrachten Messretikels oder
einer bildseitig eingebrachten Messfläche resultieren, da dann bei
einer derartigen, sogenannten Fokusstaffel-Messung, d.h. einer Messung an verschiedenen
z-Positionen, für
verschiedene Feldpunkte jeweils ein anderer Bereich des Luftbilds erfasst
und zur Berechnung des Telezentriefehlers herangezogen wird.
-
Der
Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer
Vorrichtung und eines Verfahrens der eingangs genannten Art zugrunde,
mit denen sich ein Telezentriefehler auch für ein aberrationsbehaftetes
optisches Abbildungssystem vergleichsweise genau bestimmen lässt. Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage,
die ein optisches Abbildungssystem aufweist und der eine Vorrichtung
zur Telezentriebestimmung dieses Abbildungssystems zugeordnet ist.
-
Die
Erfindung löst
dieses Problem durch die Bereitstellung einer Vorrichtung mit einer
Wellenfrontmesseinrichtung, die zur Bestimmung eines Wellenfrontkipps
in einer oder in mehreren nicht-parallelen, zu einer optischen Achse
des optischen Abbildungssystems senkrechten Querrichtungen an mehreren,
in Richtung der optischen Achse gegeneinander verschobenen Messstellen
ausgelegt ist, und mit einer Auswerteeinheit, die aus den von der Wellenfrontmesseinrichtung
gewonnen Wellenfrontkipp-Messwerten einen Telezentriefehlerwert
bestimmt.
-
Durch
die Verwendung der Wellenfrontmesseinrichtung ist es möglich, den
Wellenfrontkipp, der ein Maß für den Telezentriefehler
ist und z.B. durch die Zernike-Koeffizienten Z2 bzw. Z3 beschrieben werden
kann, isoliert von etwaigen anderen aberrationsbedingten Einflüssen für einen
jeweiligen Feldpunkt an den verschiedenen Messstellen entlang der optischen
Achse zu ermitteln, so dass die Auswerteeinheit daraus ver gleichsweise
genau einen Telezentriefehlerwert auch dann bestimmen kann, wenn
das Abbildungssystem aberrationsbehaftet ist.
-
In
einer Weiterbildung der Vorrichtung umfasst die Wellenfrontmesseinrichtung
ein auf einer Objektseite des optischen Abbildungssystems anzuordnendes
Messretikel mit wenigstens zwei Messstrukturen, die jeweils einem
Feldpunkt zugeordnet sind, und eine auf einer Bildseite des optischen
Abbildungssystems anzuordnende Messeinheit, die darauf ausgelegt
ist, zur Bestimmung des Wellenfrontkipps geeignete Wellenfrontinterferenzen
für die
zwei Messstrukturen getrennt zu erfassen. Damit ist eine parallele,
mehrkanalige Telezentriebestimmung für mehrere Feldpunkte gleichzeitig
möglich,
im Extremfall für
alle Feldpunkte gleichzeitig.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst die interferometrische
Wellenfrontmesseinrichtung ein auf einer Objektseite des optischen Abbildungssystems
anzuordnendes Messretikel mit mindestens einer Messstruktur für einen
zugehörigen Feldpunkt
sowie eine auf einer Bildseite des optischen Abbildungssystems anzuordnende
Messeinheit, die darauf ausgelegt ist, zur Bestimmung des Wellenfrontkipps
geeignete Wellenfrontinterferenzen für die mindestens eine Messstruktur
zu erfassen, und die dazu ein Beugungsgitter und eine nachgeschaltete
Detektoreinheit umfasst. Durch das Beugungsgitter können mehrere,
interferenzfähige
Beugungsordnungen für
die von der objektseitigen Messstruktur des jeweiligen Feldpunktes
gelieferte Wellenfront erzeugt werden, und das entstehende Interferogramm
kann von der Detektoreinheit aufgenommen werden. Dazu umfasst die
Detektoreinheit eine geeignete Detektorfläche hinter dem Beugungsgitter mit
oder ohne Zwischenschaltung einer Detektorabbildungsoptik.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst die interferometrische
Wellenfrontmesseinrichtung eine Positioniereinheit, um die Messeinheit in
die verschiedenen Messstellen entlang der optischen Achse zu bewegen.
-
Die
Wellenfrontmesseinrichtung kann insbesondere von einem interferometrischen
Typ, beispielsweise als laterales Scherinterferometer ausgelegt,
oder von einem Shack-Hartmann-Typ sein.
-
Die
Auswerteeinheit ist in einer Weiterbildung der Erfindung darauf
ausgelegt, aus den gewonnenen Wellenfrontkipp-Messwerten einen linearen
Verlauf dieser Messwerte als Funktion der Messposition in Richtung
der optischen Achse zu ermitteln und den Telezentriefehlerwert anhand
dieser ermittelten linearen Funktion zu bestimmen. Die Ermittlung
des linearen Zusammenhangs kann z.B. durch ein übliches lineares Kurvenfitverfahren
erfolgen.
-
In
einer Weiterbildung der Vorrichtung ist diese zur Telezentriebestimmung
an einem optischen Abbildungssystem einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
ausgelegt.
-
In
einem weiteren Aspekt beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zur
Telezentriebestimmung an einem optischen Abbildungssystem mit den
Schritten der Bestimmung eines Wellenfrontkipps in einer oder in
mehreren nicht-parallelen, zu einer optischen Achse des optischen
Abbildungssystems senkrechten Querrichtungen an mehreren, in Richtung
der optischen Achse gegeneinander verschobenen Messstellen unter
Verwendung einer Wellenfrontmessvorrichtung sowie der Bestimmung
eines Telezentriefehlerwertes aus den solchermaßen gewonnenen Wellenfrontkipp-Messwerten.
-
In
einer Weiterbildung des Verfahrens werden zur Bestimmung des Wellenfrontkipps
in den beiden Querrichtungen Wellenfrontinterferenzen durch die
Wellenfrontmesseinrichtung erzeugt und aus diesen einer der beiden
oder beide Zernike-Koeffizienten Z2 und Z3 ermittelt, und der Telezentriefehlerwert wird
aus einer ermittelten linearen Abhängigkeit des oder der ermittelten
Zernike-Koeffizienten Z2 und/oder Z3 von der Messposition in Richtung
der optischen Achse bestimmt. Die Bestimmung nur eines der beiden
Zernike-Koeffizienten Z2, Z3 kann in Fällen genügen, in denen sich die restliche
Wellenfrontkippinformation aus Symmetrieüberlegungen gewinnen lässt.
-
In
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Telezentriebestimmung
an einem optischen Abbildungssystem einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
durchgeführt.
-
In
einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage,
die ein oder mehrere optische Abbildungssysteme, z.B. ein Beleuchtungssystem
oder ein Projektionsobjektiv, aufweist und der eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Telezentriebestimmung des jeweiligen optischen Abbildungssystems
zugeordnet ist.
-
In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung beinhaltet die Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage
einen Regelkreis, mit dem eine oder mehrere Systemkomponenten in
Abhängigkeit
vom Ergebnis einer Telezentriebestimmung eingestellt werden können.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend
beschrieben. Hierbei zeigen:
-
1 eine
schematische Seitenansicht einer Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage mit
einer Vorrichtung zur Telezentriebestimmung an einem Projektionsobjektiv,
-
2 ein
Diagramm zur Veranschaulichung eines durch die Vorrichtung von 1 bestimmbaren Telezentriefehlers,
-
3 ein
Diagramm eines mit der Vorrichtung von 1 ermittelten
Verlaufs des Zernike-Koeffizienten Z2 für das vermessene optische Abbildungssystem
von 1 in z-Richtung und
-
4 ein
Diagramm entsprechend 3 für den Zernike-Koeffizienten
Z3.
-
Die
in 1 gezeigte Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage
beinhaltet eine Telezentriebestimmungsvorrichtung, die eine interferometrische
Wellenfrontmesseinrichtung mit einem Mehrkanal-Messretikel 1 und
einer Messeinheit 2 umfasst, in der ein Beugungsgitter 3 und
eine nachgeschaltete Detektoreinheit 4 zu einer baulichen
Einheit integriert sind. Von der Detektoreinheit 4 gelieferte
Messinformationen werden einer als Auswerteeinheit fungierenden
Rechnereinheit 5 zugeführt
und von dieser ausgewertet.
-
1 zeigt
die Vorrichtung im Messbetrieb zur Telezentriebestimmung an einem
Projektionsobjektiv 6 der Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage.
Dabei ist die Vorrichtung in die Projektionsbelichtungsanlage integriert,
alternativ kann sie als eigenständiger
Messplatz aufgebaut sein, in den das Projektionsobjektiv vor Einbau
in die Projektionsbelichtungsanlage zur Vermessung eingebracht wird. Bei
Bedarf kann die Telezentriebestimmungsvorrichtung mit einer oder
mehreren anderen optischen Vermessungsvorrichtungen zur Vermessung
des Abbildungssystems kombiniert sein oder so ausgelegt sein, dass
sie zusätzlich
zur Telezentriebestimmung noch eine oder mehrere weitere Vermessungsfunktionen
erfüllt,
z.B. die Bestimmung von Verzeichnungs-, Koma- und Bildschalenfehlern.
-
Die
interferometrische Wellenfrontmesseinrichtung ist mit ihren genannten
Komponenten darauf ausgelegt, einen Wellenfrontkipp in einer oder
zwei nicht-parallelen, zu einer optischen Achse des Abbildungssystems 6 senkrechten
Querrichtungen zu bestimmen, und zwar an mehreren, in Richttung
der optischen Achse gegeneinander verschobenen Messstellen. Bezogen
auf ein in 1 angedeutetes, kartesisches
xyz-Koordinatensystem mit in Richtung der optischen Achse des Abbildungssystems 6 weisender
z-Richtung bedeutet dies eine Bestimmung des Wellenfrontkipps in
der xy-Ebene, z.B. in x-Richtung und der dazu senkrechten y-Richtung,
für unterschiedliche
z-Koordinaten.
-
Die
interferometrische Wellenfrontmesseinrichtung ist im Beispiel von 1 als
laterales Scherinterferometer realisiert, wie es zur Wellenfrontvermessung
von Lithographie-Projektionsobjektiven und anderen optischen Abbildungssystemen
an sich bekannt ist und daher hier keiner näheren Erläuterung bedarf. Im gezeigten
Fall ist die interferometrische Wellenfrontmesseinrichtung von einem
parallelen Typ, durch den mehrere Feldpunkte gleichzeitig gemessen
werden. Dazu ist das Messretikel 1 von einem Mehrkanaltyp
und weist für
jeden vermessenen Feldpunkt eine eigene Messstruktur auf. Das Messretikel 1 wird,
wie üblich,
objektseitig vom Abbildungssystem 6 positioniert, vorzugsweise
in dessen Objektebene. Während
des Messvorgangs bleibt das Messretikel 1 ortsfest und
alle Messkanäle,
d.h. alle Feldpunkt-Messstrukturen, werden gleichzeitig inkohärent beleuchtet.
Stellvertretend sind in 1 jeweils der Haupt- und die
beiden Randstrahlen für
drei Feldpunkte F1, F2, F3 mit durchgezogenen, punktierten bzw.
gestrichelten Linien gezeigt. Alternativ sind andere herkömmliche
Wellenfrontmesseinrichtungen verwendbar, z.B. solche, die auf Punktbeugungsinterferometrie
oder einer anderen Interferometrietechnik basieren, und solche vom
Shack-Hartmann-Typ.
-
Die
Messeinheit 2 wird bildseitig vom Abbildungssystem 6 positioniert,
vorzugsweise so, dass sich das Beugungsgitter 3 in der
Umgebung der Bildebene des Abbildungssystems 6 befindet.
Durch eine zugeordnete Positioniereinheit 7 kann die Messeinheit 2 in
z-Richtung in die verschiedenen z-Messpositionen verfahren werden.
Dies entspricht einer Fokusstaffel-Technik, gemäß der die Messeinheit 2 sukzessive
in verschiedene z-Messpositionen in und nahe der theoretischen Fokusposition
gebracht wird, um einen zu messenden Parameter in verschiedenen
z-Positionen nahe der eigentlichen Fokuslage zu erfassen. Die Verschiebbarkeit
der Messeinheit 2 in z-Richtung ist in 1 durch
einen Verschiebepfeil P angedeutet. Zusätzlich ist die Messeinheit 2 in
der xy-Ebene lateral verschieblich, wie dies für laterale Scherinterferometrie-Messvorgänge üblich ist
und daher hier keiner näheren
Erläuterung
bedarf.
-
Wie
aus dem Verlauf der Haupt- und Randstrahlen zu erkennen, die in 1 für die drei
stellvertretenden Feldpunkte F1, F2 und F3 gezeigt sind, werden
die inkohärent
beleuchteten Feldpunkte durch das zu vermessende Objektiv 6,
von dem stellvertretend nur eine eintrittseitige Linse 6a mit
zugeordnetem Verstellmanipulator 9, eine Aperturblende 6b und
eine austrittseitige Linse 6c mit zugeordnetem Verstellmanipulator 10 gezeigt
sind, auf das Beugungsgitter 3 abgebildet. Das Beugungsgitter 3 erzeugt
dann zum jeweiligen Feldpunkt interferierende Strahlung verschiedener
Beugungsordnungen, wobei die Messeinheit 2 so ausgelegt
ist, dass für
die zu detektierenden Interferogramme nur die nullte Beugungsordnung
und die benachbarten Beugungsordnungen, d.h. die +1. und die –1. Beugungsordnung, relevant
sind. Die Beleuchtung des Messretikels 1 erfolgt durch
ein Beleuchtungssystem der Belichtungsanlage, von dem stellvertretend
und schematisch nur eine Beleuchtungslinse 7 mit zugeordnetem
Verstellmanipulator 8 gezeigt ist.
-
Die
Detektoreinheit 4, die z.B. eine CCD-Kamera sein kann,
ist mit einer Detektionsfläche,
z.B. einem CCD-Array, so nahe hinter dem Beugungsgitter 3 platziert,
das sich die zu den verschiedenen Feldpunkten gehörigen Interferogramme
gegenseitig nicht zu stark stören,
d.h. die Interferenzen der nullten Beugungsordnung mit der ±1. Beugungsordnung lassen
sich für
jeden Feldpunkt getrennt mit ausreichender Genauigkeit erfassen
und auswerten. Die Periodizitätslänge der
Gitterstruktur des Beugungsgitters 3, bei der es sich z.B.
um eine eindimensional periodische Liniengitterstruktur oder eine
zweidimensional periodische Schachbrettgitterstruktur handeln kann,
bestimmt bekanntermaßen
den sogenannten Scherabstand der Scherinterferometriemessung.
-
Alternativ
zur gezeigten Realisierung der Messeinheit 2 kann die Detektoreinheit 4 mit
ihrer Detektionsfläche
in größerem Abstand
hinter dem Beugungsgitter 3 platziert werden, wobei dann
die Messeinheit 2 mit einer zusätzlichen Abbildungsoptik ausgerüstet wird,
welche das Beugungsgitter 3 auf die Detektionsfläche abbildet.
-
Wie
für derartige
laterale Scherinterferometer bekannt, kann für jeden Feldpunkt aus den durch Phasenschieben
in zwei nicht-parallelen Scherrichtungen erzeugten und gemessenen
Interferenzen die Wellenfront in einer Pupillenebene des Abbildungssystems 6 rekonstruiert
werden, wobei die Pupillenebene für das Abbildungssystem 6 von 1 z.B. durch
die Ebene von dessen Aperturblende 6b gegeben ist. Aus
dem rekonstruierten Wellenfrontverlauf in der Pupillenebene lassen
sich dann die diversen Abbildungsfehler bestimmen, wie sie in Abbildungssystemen
auftreten können,
z.B. in einer Beschreibung durch die Zernike-Koeffizienten. Laterale Scherinterferometer,
die zur Aberrationsbestimmung von Lithographie-Projektionsobjektiven
eingesetzt werden und dabei als Messstrahlung die gleiche Strahlung
einsetzen, wie sie vom Projektionsobjektiv bei normalen Belichtungsvorgängen benutzt
und von einem vorgeschalteten Beleuchtungssystem geliefert wird, werden
aus diesem Grund auch als Betriebsinterferometer bezeichnet und
sind in entsprechenden früheren
Patentanmeldungen der Anmelderin beschrieben, worauf für weitere
Details verwiesen werden kann. Dies betrifft sowohl den Typ ohne
detektorseitige Abbildungsoptik, wie in 1 gezeigt,
als auch den Typ mit detektorseitiger Abbildungsoptik.
-
Alternativ
kann die Wellenfrontmesseinrichtung der vorliegenden Erfindung auch
von irgendeinem anderen der herkömmlichen
Typen sein, wenn und soweit diese die Ermittlung des mit den Zernike-Koeffizienten Z2
und Z3 verknüpften
Wellenfrontkipp-Abbildungsfehlers separat von etwaigen anderen Abbildungsfehlern
ermöglichen,
wie dies bei der beispielhaften Auslegung als laterales Scherinterferometer
gemäß 1 der
Fall ist. Bei der Scherinterferometrietechnik kann der Wellenfrontkipp
auch schon direkt aus den erfassten Wellenfrontableitungen als gemittelte
Konstante einer Integration bestimmt werden.
-
Die
Erfindung nutzt die Fähigkeit
der separaten Bestimmbarkeit der Zernike-Koeffizienten Z2 und Z3
zur Telezentriebestimmung aus. 2 veranschaulicht
den zugehörigen
geometrischen Zusammenhang. Der Telezentriefehler ist bekanntlich
durch einen bildseitigen Kippwinkel φ eines Idealerweise parallel
zur optischen Achse, d.h. zur z-Richtung, verlaufenden Hauptstrahls
H definiert. Andererseits geben die Zernike-Koeffizienten Z2 und Z3 bekanntermaßen den
Wellenfrontkipp in x- bzw. y-Richtung an, was einem entsprechenden
lateralen Versatz des energetischen Schwerpunkts der Strahlung entspricht. Andererseits
beschreibt die Abhängigkeit
der Zernike-Koeffizienten Z2 und Z3 von der z-Richtung den Verlauf
des Hauptstrahls H, so dass sich gemäß 2 für tanφ als Maß für den Telezentriefehler
der trigonometrische Zusammenhang tanφ = ((ΔZ2)2 + (ΔZ3)2)0,5/(ΔZ·NA) = ((dZ2/dZ)2+(dZ3/dZ)2)0,5·NA ergibt,
d.h. der Telezentriefehler lässt
sich anhand der Gradienten dZ2/dZ und d/Z3/dZ des Verlaufs der Zernike-Koeffizienten
Z2 und Z3 in z-Richtung bestimmen, wobei NA die numerische Apertur
des Prüflings 6 bezeichnet.
-
Zu
diesem Zweck wird der Verlauf des Zernike-Koeffizienten Z2 als Funktion
der z-Koordinate sowie der Verlauf des Zernike-Koeffizienten Z3
als Funktion der z-Koordinate zunächst unter Verwendung der interferometrischen
Wellenfrontmesseinrichtung bestimmt, wozu die Messeinheit 2 sukzessive
in entsprechend unterschiedliche z-Positionen gefahren und dann
jeweils für
jeden betrachteten Feldpunkt eine laterale Scherinterferometriemessung bzw.
ein anderer interferometrischer Messvorgang durchgeführt wird,
der zur separaten Bestimmung der Zernike-Koeffizienten Z2 und Z3
geeignet ist. Die Auswerteeinheit 5 ermittelt für jede eingestellte
z-Position die Werte für
die Zernike-Koeffizienten
Z2 und Z3 durch entsprechende Zernike-Analyse des rekonstruierten
Wellenfrontverlaufs in der Pupillenebene des vermessenen Abbildungssystems 6 bzw.
durch einen anderen geeigneten herkömmlichen Auswertealgorithmus
je nach verwendetem Typ der interferometrischen Wellenfrontmesseinrichtung.
Insbesondere erlaubt die verwendete interferometrische Wellenfrontmesseinrichtung
eine Wellenfrontmessung derart, dass durch die Zernike-Analyse Bildfehler
höherer
Ordnung, wie z.B. der durch den Zernike-Koeffizienten Z4 gegebene
Bildschalenfehler oder der durch die Zernike-Koeffizienten Z7 bzw.
Z8, Z14 bzw. Z15 etc. gegebene Koma-Fehler von dem hier für die Telezentriebestimmung
maßgeblichen
linearen Wellenfrontkipp, gegeben durch die Zernike-Koeffizienten
Z2 und Z3, separiert werden können.
Bei Verwendung einer geeigneten interferometrischen Wellenfrontmesseinrichtung,
wie dem gezeigten lateralen Mehrkanal-Scherinterferometer, kann
folglich sowohl der reine Telezentriefehler, d.h. der durch den
Kippwinkel φ charakterisierte
lineare Abbildungsfehleranteil, als auch z.B. die reale Lage des
energetischen Schwerpunkts ermittelt werden, die durch alle erfassten
Zernike-Koeffizienten berechenbar ist.
-
Die 3 und 4 veranschaulichen
experimentelle Resultate einer wie oben erläuterten Bestimmung des Verlaufs
der Zernike-Koeffizienten Z2 bzw. Z3 in Abhängigkeit von der z-Koordinate.
Nach Ermittlung der einzelnen Werte für die Zernike-Koeffizienten
Z2 und Z3 an den verschiedenen z-Messpositionen ermittelt die Auswerteeinheit 5 nach
einem herkömmlichen
linearen Kurvenfit-Algorithmus eine bestpassende Gerade G2, G3 durch
die erhaltenen Messwerte für
Z2 bzw. Z3. Die zu den Messwerten in den 3 und 4 jeweils
erhaltene, bestpassende Gerade G2 bzw. G3 ist mit dicken gestrichelten
Linien angegeben. Die Steigung dG2/dZ bzw. dG3/dZ der jeweils ermittelten,
bestpassenden Gerade G2, G3 wird dann als Gradient dZ2/dZ bzw. dZ3/dZ
des Verlaufs des zugehörigen
Zernike-Koeffizienten Z2 bzw. Z3 in der obigen Beziehung für den Telezentriefehler
herangezogen, wodurch die Auswerteeinheit 5 aus den von
der interferometrischen Wellenfrontmesseinrichtung gewonnenen Wellenfrontkipp-Messwerten
einen gesuchten Telezentriefehlerwert bestimmt.
-
In
bestimmten Fällen,
z.B. bei einem radialsymmetrischen Telezentrieverlauf, genügt schon
die Bestimmung des Wellenfrontkipps in nur einer Richtung, z.B.
einer radialen Richtung, und damit z.B. die Bestimmung nur eines
der beiden Zernike-Koeffizienten Z2, Z3. Der gesamte Wellenfrontkipp
ergibt sich dann aus Symmetrieüberlegungen.
-
Bei
der Projektionsbelichtungsanlage von 1 kann der
ermittelte Telezentriefehler außer
einem Beitrag durch das Objektiv 6 auch einen Beitrag vom
vorgeschalteten Beleuchtungssystem 7 beinhalten. Wenn in
diesem Fall der Telezentrieverlauf des Beleuchtungssystems 7 bekannt
ist, kann er aus dem ermittelten Telezentrieverlauf des Gesamtsystems herausgerechnet
werden, um so den Telezentrieverlauf des Objektives 6 zu
bestimmen. Umgekehrt kann bei bekanntem Telezentrieverlauf des Objektives 6 dessen
Beitrag zum erfassten Telezentrieverlauf des Gesamtsystems absepariert
werden, um den Telezentrieverlauf für das Beleuchtungssystem 7 zu
ermitteln.
-
Auf
diese Weise ermöglicht
die Erfindung in Anwendung auf Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlagen
nach Art von 1 eine Justage des Projektionsobjektivs 6 und/oder
des vorgeschalteten Beleuchtungssystems 7.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist die Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage,
wie in 1 gezeigt, mit einem Regelkreis ausgerüstet, der
die Einstellung optischer Systemkomponenten in Abhängigkeit
vom gemessenen Telezentrieverlauf ermöglicht. Dies eignet sich insbesondere
für Belichtungsanlagen
vom Scanner-Typ. Dazu
steuert die Rechnereinheit 5 einen oder mehrere der vorhandenen
Verstellmanipulatoren 8, 9, 10 für eine oder
mehrere Beleuchtungssystemkomponenten und/oder eine oder mehrere
Objektivkomponenten in Abhängigkeit
von den ermittelten Telezentriefehlerdaten an, um die betreffenden
Systemkomponenten geeignet im Sinne einer Minimierung des Telezentriefehlers
einzustellen bzw. zu justieren.
-
Wie
die obige Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen und Vorgehensweisen
deutlich macht, ermöglichen
die erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
durch Nutzung einer geeigneten Wellenfrontmesseinrichtung eine separate
Bestimmung des durch den bzw. die Zernike-Koeffizienten Z2, Z3 gegebenen
Wellenfrontkipps und daraus die Bestimmung eines etwaigen Telezentriefehlers
für ein
vermessenes optisches Abbildungssystem. Durch Verwendung einer interferometrischen
Wellenfrontmesseinrichtung mit mehreren parallelen Messkanälen können die
relativen Wellenfrontkippungen in einer Pupillenebene des Abbildungssystems
als Funktion der Fokuslage, d.h. der z-Position, für die verschiedenen
Feldpunkte parallel, d.h. gleichzeitig, gemessen werden, so dass
der Telezentrieverlauf direkt bestimmt werden kann. Diese Art der
Telezentriebestimmung ist relativ unempfindlich gegenüber dem
gleichzeitigen Vorliegen anderer Abbildungsfehler sowie gegenüber beleuchtungsseitigen
Störeffekten,
wie ungleichmäßige Ausleuchtung
oder ein Telezentriefehler eines vorgeschalteten Beleuchtungssystems.
-
Die
Erfindung ist in vielen Anwendungen nutzbringend einsetzbar. So
kann beispielsweise aus einem Vergleich von erfindungsgemäß ermittelten Telezentriedaten
mit beim Design des Abbildungssystems berechneten Daten überprüft werden,
inwieweit das reale Abbildungssystem den Designvorgaben entspricht.
Reale Telezentriedaten zeigen in Kombination mit einer Zernike-Analyse
der Aberrationen auf, wie sich Overlay, Bildschale und weitere Aberrationen
im konkreten Fall beeinflussen. Dies kann bei Bedarf dazu benutzt
werden, Spezifikationen des vermessenen Abbildungssystems in einer intelligenten
Weise zu relaxieren. Die erfindungsgemäß gemessenen Telezentriefehlerwerte
können auch
zur Verbesserung eines Justageprozesses für das Abbildungssystem eingesetzt
werden, z.B. zur Justage eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs,
da die ermittelten, realen Telezentriefehlerwerte vom Objektivzustand
abhängen
und Informationen ergänzen,
die aus den Zernike-Werten
erhalten werden können.
Speziell können
bei Anwendung für
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen vom Scanner-Typ
die erfindungsgemäß ermittelten
Telezentriefehlerdaten zur genaueren Positionierung einer Waferstage
und/oder Einstellung von verstellbaren optischen Komponenten herangezogen
werden. Auch beim sogenannten Matching von Scanner zu Scanner kann
auf die ermittelten Telezentriefehlerdaten zurückgegriffen werden.