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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
kalibrierenden Wellenfrontvermessung eines optischen Systems unter
Verwendung mehrerer Messvorgänge
für einen
jeweiligen Feldpunkt, bei denen jeweils ein Überlagerungsmuster aus einem
bildseitig positionierten Messmuster und einem Abbild eines objektseitig
positionierten Messmusters erzeugt und ausgewertet wird, sowie auf
eine Verwendung eines solchen Verfahrens und einer solchen Vorrichtung.
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Ein
wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Wellenfrontvermessung
von hochauflösenden
Projektionsobjektiven in der Mikrolithografie zur Halbleiterwaferstrukturierung,
um Aberrationen des Projektionsobjektivs mit hoher Präzision bestimmen
zu können.
Hierfür
können
z.B. eine auf lateraler Scherinterferometrie basierende Technik
sowie auch andere interferometrische Techniken, wie Beugungsinterferometrie
und Shack-Hartmann-Interferometrie, sowie Moire-Techniken eingesetzt
werden. Dies wurde von der Anmelderin in verschiedenen früheren Patentanmeldungen
bereits eingehend beschrieben, worauf für weitere Details verwiesen
werden kann, siehe z.B. die Offenlegungsschriften
DE 101 09 929 A1 , WO 02/12826
A1,
DE 103 17 242
A1 und
DE
101 54 125 A1 und die nicht vorveröffentlichten, älteren Patentanmeldungen
US 10/743 107, US 10/766 014 und PCT/EP 04/00291.
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Mit
dem Begriff „objektseitig" ist vorliegend allgemein
eine Positionierung im Strahlengang vor dem zu vermessenden optischen
System zu verstehen, analog unter dem Begriff „bildseitig" eine Positionierung
im Strahlengang nach dem optischen System, so dass ein Abbild eines
objektseitig positionierten Messmusters, auf ein bildseitiges Messmuster fällt, um
das jeweilige Überlagerungsmuster
zu erzeugen, welches die Wellenfrontinformation über das Aberrationsverhalten
des vermessenen optischen Systems enthält. Die Art der Messmuster
richtet sich nach der benutzten Vermessungstechnik, im Fall lateraler
Scherinterferometrie typischerweise eine objektseitig zu positionierende
Kohärenzmaske
mit einem in einer oder mehrere Richtungen periodischen Wellenfronterzeugungsmuster
und ein bildseitig zu positionierendes Beugungsgitter mit einem
entsprechend in einer oder mehreren Richtungen periodischen Gittermuster.
Besonders gebräuchlich
sind unter anderem Linien- und
Schachbrettmuster. Im Fall der Punktbeugungsinterferometrie wird
typischerweise objektseitig eine Pinholemaske mit einem oder mehreren
Pinholes zur Wellenfronterzeugung und bildseitig eine Lochmaske
mit Durchlassöffnung
und Referenz-Pinhole eingesetzt.
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Derartige
Vermessungsvorrichtungen bedürfen
der Kalibrierung, d.h. die eventuell von der Messanordnung verursachten
Fehlerbeiträge,
auch Offsets genannt, sind zu bestimmen, um sie bei der Interpretation
des Gesamtmessergebnisses berücksichtigen
und dadurch das auf den Prüfling
selbst, d.h. das zu vermessende optische System, zurückgehende
Aberrationsverhalten ermitteln zu können. Eine übliche Vorgehensweise zur Kalibrierung
von nicht rotationssymmetrischen Fehlerbeiträgen ist der sogenannte Drehstellungstest,
siehe z.B. die Offenlegungsschrift
DE 100 58 650 A1 und den Zeitschriftenaufsatz
R. Freimann et al., Absolute Measurement of Non-Chromatic Aspheric
Surface Errors, Optics Communications 161 (1999), Seite 106, wozu üblicherweise
der Prüfling
in verschiedene Drehstellungen verbracht und in diesen Positionen
vermessen wird. Es kann dann davon ausgegangen werden, dass Fehlerbeiträge, die
sich mit dieser Prüflingsdrehung
mitdrehen, auf den Prüfling
zurückzuführen sind,
während
bei der Drehung statisch auftretende Fehler auf Artefakte der Messanordnung
zurückgeführt werden
können.
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In
der nicht vorveröffentlichten, älteren US-Provisional-Patentanmeldung
der Anmelderin, eingereicht am 17.06.2004 mit dem Aktenzeichen 04114
P US PRE der Anmelderin, deren Inhalt hiermit durch Verweis in vollem
Umfang in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird, ist eine selbstkalibrierende
Wellenfrontvermessungstechnik insbesondere für Messanordnungen mit mehreren
parallelen Messkanälen
beschrieben, bei der für
aufeinander folgende Messvorgänge
verschiedene Zuordnungen von Empfänger-, Sender- und Prüflingsfeldelementen
durch relatives Verlagern der Sender- und/oder der Empfängeranordnung
einerseits und des Prüflings
andererseits eingestellt werden, z.B. durch synchrones Verschieben
eines Messretikels und einer Detektoreinheit relativ zum Prüfling in
zwei nicht-parallelen Richtungen oder durch einen dazu äquivalenten
Kalibriervorgang mit nur einer Verschiebeachse in Kombination mit
einer Prüflingsdrehung.
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Für bestimmte
Anwendungsfälle
ist eine Drehung des Prüflings
für Kalibriermessungen
nicht möglich,
z.B. im Fall eines bereits fest in eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage
eingebauten Projektionsobjektivs. Zudem steht in bestimmten Anwendungen
nur eine Verschieberichtung objekt- und/oder bildseitig zur Verfügung, wenn
keine Zusatzmaßnahmen
ergriffen werden sollen, z.B. im Fall einer Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage vom
Scannertyp.
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Der
Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines
Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zugrunde,
mit denen sich ein optisches System unter Kalibrierung nicht rotationssymmetrischer
Offsets vermessen lässt,
ohne dass dazu eine aktive Drehbeweglichkeit des optischen Systems
erforderlich ist und die gegebenenfalls auch schon mit einer Verschieberichtung eines
objektseitigen und/oder bildseitigen Messstrukturträgers auskommen.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 9 oder 10. Vorteilhafte Verwendungen des Verfahrens
und der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 8 bzw. 12 angegeben.
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Erfindungsgemäß werden
für einen
jeweiligen Feldort mehrere Messvorgänge ausgeführt, bei denen jeweils ein
objektseitiges Messmuster an einem zugehörigen Objektfeldort und ein
bildseitiges Messmuster an einem korrespondierenden Bildfeldort
positioniert werden und ein entsprechendes Überlagerungsmuster aus einer Überlagerung
eines Abbildes des objektseitigen Messmusters mit dem bildseitigen
Messmuster erzeugt wird. Charakteristischerweise werden für die verschiedenen
Messvorgänge
bildseitige Messmuster gleicher Gestalt in gegeneinander um vorgebbare
Drehwinkel verdrehter Positionierung verwendet.
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Durch
die Verwendung derart gedrehter bildseitiger Messmuster entfällt die
Notwendigkeit, den Prüfling
selbst, d.h. das zu vermessende optische System, für die kalibrierende
Wellenfrontvermessung drehen zu müssen. Anstelle der herkömmlichen
Prüflingsdrehung
bei stationär
gehaltenem bildseitigem Messmuster wird die relative Drehlageveränderung von
Prüfling
einerseits und bildseitiger Messmuster andererseits dadurch erzielt,
dass gedrehte Messmuster für
die verschiedenen Mess vorgänge
eingesetzt werden, so dass der Prüfling nicht gedreht werden
braucht.
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Die
verschiedenen verwendeten bildseitigen Messmuster können auf
einem gemeinsamen bildseitigen Träger nebeneinander angeordnet
sein, wobei der Träger
dann zur Durchführung
der verschiedenen Messvorgänge
geeignet verschoben wird, um die verschiedenen, gegeneinander verdrehten
bildseitigen Messmuster am jeweiligen Bildfeldort in Position zu
bringen. Diese Ausgestaltung der Erfindung eignet sich insbesondere
zur In-Situ-Wellenfrontvermessung eines Projektionsobjektivs einer
Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage vom Scannertyp. Bei
solchen Scannern ist die sogenannte Waferstage, d.h. die Halterung
zum Einbringen bildseitig zu positionierender Elemente, allgemein
zwar nicht verdrehbar, aber translatorisch verschiebbar. Durch Montieren
des bildseitigen Trägers
auf der Waferstage können
daher ohne weitere Zusatzmaßnahmen die
relativ zueinander verdrehten, bildseitigen Messmuster sukzessive
am betreffenden Bildfeldort positioniert werden. In weiterer Ausgestaltung
dieser Maßnahme
wird ein nachgeschalteter Detektor, der das Überlagerungsmuster detektiert,
synchron mit dem bildseitigen Träger
verschoben.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind auch objektseitig für die verschiedenen
Messvorgänge
Messmuster gleicher Gestalt vorgesehen, die in gegeneinander um
vorgebbare Drehwinkel verdrehter Orientierung verwendet werden.
Die Drehwinkel der objektseitigen Messmuster korrespondieren hierbei
mit denjenigen der bildseitigen Messmuster. Die verschiedenen, gegenseitig
verdrehten objektseitigen Messmuster können auf einem objektseitigen
Träger nebeneinander
angeordnet sein, der dann für
die Messvorgänge
entsprechend verschoben wird, um die objektseitigen Messmuster nacheinander
am betreffenden Objektfeldort in Position zu bringen. Der objektseitige
Träger
kann zu diesem Zweck z.B. an einer entsprechend beweglichen Retikelstage
montiert werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung dieser Maßnahme ist der objektseitige
Messmusterträger
Teil eines Wellenfrontquellenmoduls, das entsprechend verschiebbar
ist und zusätzlich
Mikrolinsenelemente, sogenannte Spotlinsen, vor den objektseitigen
Messmustern umfasst. Auf diese Weise kann jedes bildseitige Messmuster
von einer zugehörigen
Spotlinse beleuchtet werden, und eine synchrone Mitbewegung der
Spotlinsen mit den objektseitigen Messmustern ist sichergestellt.
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Wenn
bildseitig und/oder objektseitig eine drehbewegliche Halterung zur
Verfügung
steht, ist es alternativ zum sukzessiven Einbringen von nebeneinander
auf einem Träger
vorgesehenen bildseitigen bzw. objektseitigen Messmustern möglich, bildseitig bzw.
objektseitig ein einzelnes Messmuster einzusetzen, das dann zur
Realisierung der verschiedenen, gegeneinander verdrehten Messmuster
für die
aufeinander folgenden Messvorgänge
entsprechend gedreht wird.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung sind die objektseitigen und die
bildseitigen Messmuster so gewählt,
dass eine Wellenfrontvermessung durch laterale Scherinterferometrie
realisiert werden kann. Hierzu dient objektseitig z.B. eine Kohärenzmaske mit
mehreren nebeneinander liegenden, gegeneinander verdrehten Wellenfronterzeugungsmustern, die
in einer oder mehreren Richtungen periodisch sind, z.B. ein Schachbrettmuster.
Bildseitig ist dazu ein korrespondierendes Beugungsgitter mit nebeneinander
angeordneten, gegeneinander verdrehten Beugungsgittermustern verwendbar,
die in einer oder mehreren Richtungen periodisch sind, wie Liniengittermuster
oder Schachbrettmuster.
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In
vorteilhafter Weise sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur kalibrierenden Wellenfrontvermessung von Projektionsobjektiven
in Scannern in-situ einsetzbar, d.h. ohne dass hierzu das Projektionsobjektiv
ausgebaut oder gedreht werden muss.
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Vorteilhafte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend
beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur kalibrierenden
Wellenfrontvermessung eines optischen Systems, z.B. eines Mikrolithografie-Projektionsobjektivs,
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2 eine
schematische Draufsicht auf ein in der Vorrichtung von 1 verwendbares
Retikel mit einer Messkanalanordnung,
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3 eine
schematische Draufsicht auf eine Anordnung von nebeneinander liegenden,
gegeneinander verdrehten Schachbrett-Messstrukturen für eine Kohärenzmaske für die Vorrichtung von 1,
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4 eine
schematische Draufsicht auf eine Anordnung von nebeneinander liegenden,
gegeneinander verdrehten Schachbrett-Beugungsgittermustern für ein bildseitiges
Beugungsgitter für
die Vorrichtung von 1,
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5 eine
schematische Draufsicht auf eine Anordnung von nebeneinander liegenden
Liniengittermustern zum Einsatz als bildseitiges Beugungsgitter
in der Vorrichtung von 1 alternativ zur Anordnung von 4 und
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6 ein
Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines mit der Vorrichtung von 1 durchführbaren
Verfahrens zu kalibrierenden Wellenfrontvermessung eines optischen
Systems.
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1 zeigt
schematisch in Seitenansicht eine Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung
eines optischen Systems 1, wie eines Mikrolithografie- Projektionsobjektivs,
durch laterale Scherinterferometrie, wozu die Vermessungsvorrichtung
im Wesentlichen einen hierzu üblichen
Aufbau besitzt. Von einer nicht weiter gezeigten Lichtquelle, z.B.
einem Beleuchtungssystem einer Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage,
gelieferte Strahlung 2 fällt auf eine optionale Streuscheibe 3.
Die Streuscheibe 3 unterdrückt bzw. reduziert etwaige
Parzellierungseffekte aufgrund einer entsprechend parzellierten
Beleuchtungspupille des Beleuchtungssystems. Die von der Streuscheibe 3 diffus
gestreute Strahlung fällt
auf eine optionale Mikrolinsen- bzw. Spotlinsenanordnung, von der
in 1 stellvertretend eine Spotlinse 4a gezeigt
ist. Die Spotlinse 4a fokussiert und verstärkt damit
die auf einen jeweiligen, zugeordneten Objektfeldort 5a in
einer Objektebene des Objektivs 1 einfallende Strahlung.
In bzw. nahe der Objektebene befindet sich eine Kohärenzmaske 6,
die eine objektseitige Messmaske zur Wellenfronterzeugung bildet.
Alternativ kann die Streuscheibe 3 auch direkt auf das
Maskenretikel 6 aufgebracht werden und auf die fokussierende
Linsenanordnung verzichtet werden, wenn ein Beleuchtungssystem zur
Verfügung steht,
das an die Abbildungseigenschaften des Prüflings 1 angepasst
ist, wie dies in Projektionsbelichtungsanlagen häufig der Fall ist.
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Vom
jeweiligen Objektfeldort 5a abgehende Strahlung passiert
den Prüfling
bzw. das Objektiv 1, das in 1 vereinfacht
durch eine eintrittsseitige Linse 1a, eine Aperturblende 1b und
eine austrittsseitige Linse 1c repräsentiert ist. In oder nahe
einer Bildebene des Objektivs 1 fällt die vom Objektfeldort 5a kommende
Strahlung auf einen korrespondierenden Bildfeldort 7' eines dort
zur Interferenzerzeugung angeordneten Beugungsgitters 7.
Eine nachgeschaltete, übliche
und daher hier nicht weiter gezeigte Detektions- und Auswerteeinheit
detektiert die durch laterale Scherinterferometrie-Messvorgänge erzeugten
Interferogramme für
die einzelnen betrachteten Feldpunkte und wertet diese zur vorzugsweise
pupillenaufgelösten
Vermessung des Objektivs 1 hinsicht lich Abbildungsfehlern
aus. In 1 ist dies vereinfacht und zusammenfassend
durch eine üblicherweise
als strahlungssensitives Detektorelement an geeigneter Stelle hinter
dem Beugungsgitter 7 angeordnetes CCD-Array 8 symbolisiert.
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Der
Vorgang der lateralen Scherinterferometriemessung selbst ist an
sich bekannt und bedarf hier keiner näheren Erläuterung. Charakteristisch ist vorliegend
eine spezielle Art der Kalibrierung der Vermessungsvorrichtung,
die bei der Vorrichtung von 1 verwendbar
ist, darüber
hinaus aber auch für Vermessungsvorrichtungen,
die andere Techniken der Wellenfrontvermessung einsetzen, z.B. Punktbeugungsinterferometrie.
Die Kalibrierung zeichnet sich dadurch aus, dass mit ihr nicht rotationssymmetrische
Offsets kalibriert werden, indem mehrere Messvorgänge für den jeweils
betrachteten Feldpunkt in unterschiedlichen Drehstellungen der bildseitigen
und gegebenenfalls auch der objektseitigen Messstruktur relativ
zum Prüfling 1 durchgeführt werden,
ohne dass dazu der Prüfling 1 gedreht
wird. Stattdessen werden für
jeden betrachteten Feldpunkt in mehreren Messvorgängen gegeneinander
gedrehte Messstrukturen eingesetzt. Eine vorteilhafte Realisierungsmöglichkeit,
die sich insbesondere zur Wellenfrontvermessung von Projektionsobjektiven
in Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlagen vom Scannertyp
eignet, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 näher erläutert.
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Die
Vorrichtung beinhaltet in diesem Fall hinter der optionalen Streuscheibe 3 ein
in 2 gezeigtes Retikel 4 mit einer Messkanalanordnung,
die eine optionale Mikrolinsenanordnung mit einem zweidimensionalen
Mikrolinsenfeld aus 13 Reihen 41 bis 413 von je 4 in einer Retikelverschieberichtung
T nebeneinander liegenden Mikrolinsen nach Art der Mikrolinse 4a in 1 beinhaltet.
Für jede
dieser Reihen 41 bis 413 von
je vier Mikrolinsen beinhaltet die Kohärenzmaske 6 eine Reihe
von je vier Schachbrett-Kohärenzmaskenmuster
als objektseitiges Messmuster. 3 zeigt
stellvertretend eine dieser identischen Reihen von je vier Kohärenzmaskenmustern 6a, 6b, 6c, 6d.
Wie in 3 gezeigt und angegeben, sind die vier Kohärenzmaskenmuster 6a bis 6d nebeneinander
um jeweils 22,5° gegeneinander
verdreht angeordnet, und zwar ebenfalls längs der zu 2 erwähnten Verschieberichtung
T. In dieser Weise befindet sich hinter jeder Mikrolinse von 2 ein
Schachbrett-Kohärenzmaskenmuster
gemäß 3.
Wie bereits erwähnt,
kann in alternativen Ausführungsformen
die Mikrolinsenanordnung entfallen, wobei dann die Streuscheibe 3,
wenn gewünscht,
z.B. direkt auf das Messretikel 6 aufgebracht sein kann.
Dementsprechend kann in diesen Fällen
das Retikel 4 entfallen oder als reines Messkanalretikel
fungieren, d.h. 2 zeigt dann die Draufsicht
auf eine entsprechende Messkanalanordnung auf dem Retikel 4.
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Korrespondierend
ist das bildseitig zu positionierende Beugungsgitter 7 als
bildseitiger Träger mit
einzelnen nebeneinander liegenden Beugungsgittermustern realisiert,
deren Periodizitätslängen und
Periodizitätsrichtungen
unter Berücksichtigung des
Abbildungsmaßstabs
des Projektionsobjektivs 1 mit denjenigen der Kohärenzmaskenmuster 6a bis 6d korrespondieren.
So sind z.B. in einer Realisierung gemäß 4 vier einzelne
Schachbrett-Gittermuster 7a, 7b, 7c, 7d nebeneinander
gemeinsam auf dem verschieblich angeordneten Beugungsgitterträger 7 ausgebildet,
und zwar gegenseitig um die gleichen Drehwinkel wie die objektseitigen
Messstrukturen 6a bis 6d verdreht, d.h. in diesem
Fall um jeweils 22,5°.
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5 zeigt
eine alternativ zu 4 in Verbindung mit den Kohärenzmaskenmustern 6a bis 6d gemäß 3 verwendbare
Anordnung von acht nebeneinander liegenden Liniengittermustern 17a bis 17h die
wiederum jeweils um 22,5° gegeneinander verdreht
sind. Da die Liniengittermuster 17a bis 17h in 5 im
Unterschied zu den Schachbrettmustern der 3 und 4 nur
eine statt zwei nicht-parallele Periodizitätsrichtungen aufweisen, ist
die doppelte Anzahl an einzelnen Messmustern für die lateralen Scherinterferometriemessungen
erforderlich.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
sind das Mikrolinsenretikel 4 samt optionaler vorgeschalteter
Streuscheibe 3 und Kohärenzmaske 6 integrale Bestandteile
eines einteiligen Wellenfronterzeugungsmoduls, auch Wellenfrontquelle
genannt. Dies gewährleistet
ohne weitere Maßnahmen
eine synchrone Verschiebung der Mikrolinsen mit den zugehörigen Kohärenzmaskenmustern
zur Durchführung der
Messungen. In gleicher Weise kann der Beugungsgitterträger 7 mit
dem Detektor und insbesondere dem strahlungsempfindlichen Detektorelement 8 in
einer verschiebbaren Baueinheit integriert sein. Alternativ ist
eine starre mechanische Kopplung oder irgend eine andere herkömmliche
Maßnahme
möglich,
welche die gewünschte
synchrone Verschiebung der betreffenden, einander zugeordneten Komponenten
sicherstellt.
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Zur
Durchführung
der kalibrierenden Wellenfrontvermessungsvorgänge mit der Vorrichtung gemäß den 1 bis 5 wird
für jeden
berücksichtigten,
vermessenen Feldpunkt am zugehörigen
Objektfeldort nacheinander jedes der vier Kohärenzmaskenmuster 6a bis 6d und
dazu korrespondierend am zugehörigen
bildseitigen Feldort das betreffende, d.h. in seiner Orientierung
dem Kohärenzmaskenmuster
am Objektfeldort entsprechende, Beugungsgittermuster gemäß 4 oder 5 positioniert. Dazu
werden der objektseitige Kohärenzmaskenträger 6 und
der bildseitige Beugungsgitterträger 7 geeignet
lateral verschoben.
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Auf
diese Weise wird die Wellenfrontvermessung für jeden betrachteten Feldpunkt
bei den vier verschiedenen Drehwinkeln 0°, 22,5°, 45° und 67,5° der Messmuster relativ zur
stationär
bleibenden Drehposition des Prüflings 1 ausgeführt. Aus
Symmetrieüberlegungen
lassen sich daraus die Wellenfronten für alle übrigen relativen Drehstellungen
im 22,5°- Winkelabstand, d.h.
bei den Drehwinkeln 90°, 112,5°, ..., 337°, ableiten.
Wie sich aus den obigen Ausführungen
ergibt, braucht dazu der Prüfling 1 nicht
gedreht zu werden, ebenso wenig der Kohärenzmaskenträger 6 und
der Beugungsgitterträger 7. Diese
Vermessungsvorrichtung ist daher besonders vorteilhaft für die Vermessung
von Projektionsobjektiven in Scannern in-situ geeignet, da dort
die benötigten
Verfahrbewegungen mit einer entsprechenden objektseitigen Retikelstage
und einer bildseitigen Waferstage zur Verfügung stehen, auf denen der
Kohärenzmaskenträger 6 oder
das betreffende Wellenfronterzeugungsmodul bzw. der Beugungsgitterträger 7,
gegebenenfalls mit angekoppeltem Detektor, montiert werden. Es sind
dann keine weiteren Zusatzmaßnahmen
zur Schaffung zusätzlicher
Bewegungsfreiheitsgrade notwendig.
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Es
versteht sich, dass alternativ zu den oben genannten Winkeln auch
andere Winkel eingesetzt werden können, z.B. 0°, 30°, 60°. Die Winkel
ergeben sich als Bruchteile α/n
des Symmetriewinkels α des Schergitters,
der in den gezeigten Ausführungsbeispielen
90° beträgt, während n
die Anzahl der zusätzlichen
Stellungen angibt. Die Zahl n ist eine natürliche Zahl größer gleich
zwei, bevorzugt ist z.B. n = 3 oder n = 4.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 6 näher auf
die Art und Wirkungsweise der kalibrierenden Wellenfrontvermessung
eingegangen, wie sie z.B. mit der Vorrichtung gemäß den 1 bis 5 ausführbar ist.
Zunächst
wird in einem ersten Schritt 60 für einen gewählten Feldpunkt ein erstes objektseitiges
Messmuster am zugehörigen
Objektfeldort positioniert, z.B. das in 3 linke
Kohärenzmaskenmuster 6a,
indem der objektseitige Messmusterträger 6 entsprechend
verschoben wird. Außerdem
wird das zum ersten objektseitigen Messmuster korrespondierende,
d.h. in seiner Orientierung entsprechende bildseitige Messmuster
am zugehörigen
Bildfeldort positioniert, z.B. das entsprechende Schachbrettgittermuster
aus 4, indem der bildseitige Messmus terträger 7 mit
der Waferstage entsprechend verfahren wird. Synchron werden objektseitig
die Mikrolinsenanordnung 4 und die Streuscheibe 3 sowie
bildseitig der Detektor 8 verfahren. Anschließend wird
ein erster lateraler Scherinterferometrie-Messvorgang in üblicher,
hier nicht näher
zu beschreibender Weise ausgeführt
(Schritt 61). Dazu werden Phasenschrittverschiebungen in
den beiden orthogonalen Periodizitätsrichtungen der Schachbrett-Messstrukturen
ausgeführt,
und zwar jeweils in positivem und negativem Bewegungssinn, so dass
sich entsprechend der vierzähligen
Symmetrie der Schachbrett-Messmuster vier Messungen ergeben, die
vier Drehstellungen des Objektivs 1 entsprechen. Bei Verwendung
der Liniengittermuster von 5 sind für die beiden
orthogonalen Phasenschieberichtungen je zwei zueinander orthogonale
Liniengitter anzufahren. Die alternative Verwendung der Liniengittermuster
von 5 ist insbesondere in Fällen vorteilhaft, in denen
im Scanner nicht in jeder Richtung die zur Unterdrückung von
unerwünschten
Beugungsordnungen bei der lateralen Scherinterferometriemessung
typischerweise benutzte schnelle Bewegung durchgeführt werden
kann. Speziell kann die Wellenfrontvermessung unter Verwendung von Strahlung
derselben Wellenlänge
erfolgen, wie sie von der Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage im normalen
Belichtungsbetrieb eingesetzt wird, weshalb in diesem Fall auch
von einem sogenannten Betriebsinterferometer gesprochen wird, insbesondere
bei Verwendung der lateralen Scherinterferometrietechnik.
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In
einem nächsten
Schritt 62 wird dann ein nächstes objektseitiges Messmuster
am Objektfeldort und ein nächstes
bildseitiges Messmuster am Bildfeldort positioniert, z.B. jeweils
die gegenüber dem
vorherigen Messmuster um 22,5° gedrehten Messmuster.
Dazu wird der Kohärenzmaskenträger 6 mit
der Retikelstage in der Verschieberichtung T verschoben, die z.B.
im Scanner die einzige Bewegungsrichtung der Retikelstage darstellt.
Die Waferstage mit dem Beugungsgitterträger 7 wird entsprechend
so verfahren, dass das richtige Beugungsgittermuster am Bildfeldort
platziert ist.
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Anschließend wird
der nächste
laterale Scherinterferometrie-Messvorgang in gleicher Weise wie
der oben beschriebene Messvorgang durchgeführt (Schritt 63).
Dann wird abgefragt, ob eine gegebene Anzahl von Messvorgängen erreicht
ist (Schritt 64). Im Beispiel der 1 bis 5 bedeutet
dies, ob bereits alle vier Messungen für den betreffenden Feldpunkt
mit den vier gegeneinander verdrehten Kohärenzmaskenmustern gemäß 3 und
den korrespondierenden bildseitigen Beugungsgittermustern gemäß 4 oder 5 durchgeführt worden sind.
Solange dies nicht der Fall ist, wird mit der Positionierung des
nächsten
Paares von objektseitigem und bildseitigem Messmuster für den betreffenden Feldpunkt
fortgesetzt.
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Wenn
die vorgegebene Anzahl von Messvorgängen für den momentan betrachteten
und schließlich
für alle
betrachteten Feldpunkte erreicht ist, werden die erhaltenen Messresultate
in einer an sich bekannten und daher hier nicht weiter erläuterten
Weise ausgewertet (Schritt 65). Es seien hierzu lediglich
folgende Besonderheiten der vorliegend gewählten kalibrierenden Wellenfrontvermessung
erwähnt.
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Aus
den Messungen werden 16 Wellenfronten für um jeweils 22,5° verdrehte
Positionierungen erhalten (16·22,5° = 360°). Der nach
einer Mittelung und einer Subtraktion rotationsinvarianter Anteile verbleibende
Beitrag wird allgemein auch als „Achskonstante" bezeichnet. Es handelt
sich hierbei um einen Offset, der im Beispiel von 1 durch
das Beleuchtungssystem, die Streuscheibe 3, die Mikrolinse 4a,
die Kohärenzmaske 6 und
den Detektorteil 7, 8 beeinflusst wird. Von jeder
aufgenommenen Wellenfront ist daher zu Kalibrierzwecken die zugehörige „Achskonstante" abzuziehen. Die
Bezeichnung „Achskonstante" leitet sich herkömmlich daraus
ab, dass die Kalibrierung anhand verschiedener Drehstellungen des
Prüflings
um seine optische Achse erfolgt. Analog hierzu kann vorliegend für jeden
Feldort eine „Feldkonstante" ermittelt werden,
die sich nicht auf eine einzelne Zuordnung von Mikrolinse, Streuscheibe
und Kohärenzmaskenmuster
bezieht, sondern auf die vier verschiedenen Zuordnungen von Mikrolinsen,
Streuscheibenort und Kohärenzmaskenstruktur
gemäß den 2 und 3 für eine jeweilige
Feldposition.
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Bei
einer alternativen Vorgehensweise zur Kalibrierung werden aus den
vier oder allgemein einer Anzahl m von Messungen die veränderlichen
und nichtveränderlichen
Anteile ermittelt, wobei die nichtveränderlichen Anteile dem Prüfling zugeordnet
werden und die nichtveränderlichen
Anteile der Messanordnung zugeschlagen werden. Diese systematischen
Offsets können
dann bei jeder folgenden Messung abgezogen werden. Diese Kalibrierung
wird für jeden
Satz von Kanälen
durchgeführt.
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Die
Bestimmung aller oben erwähnten „Feldkonstanten" kann dann zur Kalibrierung
der durch die lateralen Scherinterferometrie-Messvorgänge erhaltenen
Resultate dienen. Hierbei sind drei Fälle zu unterscheiden. In einem
ersten Fall ist aufgrund der hohen geforderten Präzision die
Differenz zwischen den Achskonstanten der verschiedenen Mikrolinsen
nicht vernachlässigbar.
In diesem Fall wird die Achskonstante für jede Mikrolinse einschließlich dem
zugehörigen
Kohärenzmaskenmuster,
Streuscheibenort und Beugungsgittermuster vorab ermittelt, und die
ermittelten Werte werden als abrufbare Daten für jede Mikrolinse der Mikrolinsenanordnung
abgespeichert.
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In
einem zweiten Fall sind die Achskonstanten der verschiedenen Mikrolinsen
näherungsweise gleich.
In diesem Fall genügt
die Ermittlung der Achskonstanten für einige zufällig ausgewählte Mikrolinsen
der gesamten Mikrolinsenanordnung, was Messzeit einspart.
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In
einem dritten Fall sind die gemessenen Achskonstanten bezogen auf
die geforderte Genauigkeit vernachlässigbar. Dadurch entfällt eine
extra Kalibrierung durch Achskonstanten-Messungen und es genügt eine
Kalibrierung durch die gemessenen Feldkonstanten. Eine solche Verringerung
der Achskonstanten, z.B. durch einen zusätzlichen geeigneten Diffusor
auf dem Retikel, ist insbesondere für nicht rotationsinvariante
Prüflinge
von Bedeutung, wie sie z.B. in Projektionsobjektiven der Mikrolithografie
für Arbeitsstrahlung
bei 157 nm in Gebrauch sind.
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Wie
die gezeigten und oben erläuterten
Ausführungsbeispiele
deutlich machen, ermöglicht
die Erfindung eine Wellenfrontvermessung mit einer Kalibrierung
nicht rotationssymmetrischer Offsets ohne Drehung des Prüflings.
Es versteht sich, dass die Erfindung weitere vorteilhafte Realisierungen
umfasst.
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So
sind in alternativen Ausführungsbeispielen
Messmuster mit einem anderen als dem gezeigten und oben erwähnten Drehwinkelversatz
von 22,5° verwendbar,
z.B. je sechs um 15° gedrehte Messmuster
für sechs
Spotlinsen einer jeden Spotlinsenreihe. Des weiteren sind anstelle
der gezeigten und oben erwähnten
Schachbrett- und Linienmuster auch alle anderen periodischen Strukturen
als Messmuster verwendbar, wie sie allgemein bei der lateralen Scherinterferometrietechnik
eingesetzt werden. Die Erfindung ist zudem nicht nur zur Wellenfrontvermessung
von Projektionsobjektiven in Lithografie-Projektionsbelichtungsanlagen
verwendbar, sondern in gleicher Weise zur Wellenfrontvermessung beliebiger
anderer optischer Systeme und insbesondere optischer Abbildungssysteme.
Die Wellenfrontvermessung kann alternativ zur gezeigten und beschriebenen
lateralen Scherinterferometrietechnik auf einer anderen herkömmlichen
Messtechnik basieren, z.B. auf Punktbeugungsinterferometrie, wobei in
diesem Fall die objektseitige Pinholemaske nicht bewegt werden braucht,
sondern nur die bildseitige Maske.
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In
einer weiteren, nicht gezeigten alternativen Ausführungsform
wird objektseitig und/oder bildseitig anstelle der gezeigten und
oben erläuterten, mehreren
nebeneinander liegenden, gegeneinander verdrehten Messmuster ein
einzelnes Messmuster positioniert und dieses für die verschiedenen Messvorgänge in die
benötigten
Drehstellungen verdreht. Diese Realisierung eignet sich für Fälle, in
denen ein entsprechend drehbeweglicher Halter, wie eine Retikelstage
oder Waferstage, objektseitig und/oder bildseitig vorhanden sind.
Auch Kombinationen von z.B. mehreren nebeneinanderliegend angeordneten,
objektseitigen Messmustern, die durch eine Translationsbewegung
einer Retikelstage an den Objektfeldort gefahren werden, mit einer
drehbeweglichen Waferstage, mit der ein einzelnes bildseitiges Messmuster
in die verschiedenen korrespondierenden Drehstellungen bewegt wird,
sind im Rahmen der Erfindung möglich.
In jedem Fall entfällt
die zwingende Notwendigkeit für
eine aktive Drehbewegung des Prüflings.