DE102007034942A1

DE102007034942A1 - Vorrichtung zur Vermessung von Substraten

Info

Publication number: DE102007034942A1
Application number: DE200710034942
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Strößner; Gerd Dr. Klose; Albrecht Dr. Hof; Monika Frey
Original assignee: Carl Zeiss SMS GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMS GmbH
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2008-10-16
Also published as: WO2008122335A2; TW200907289A; WO2008122335A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung von Substraten, umfassend einen Träger (2) zur Aufnahme des zu vermessenden Substrates, ein Meßobjektiv, das einen Abschnitt des mit dem Träger (2) gehaltenen Substrates auf einen Detektor abbildet, eine Meßeinrichtung, mit der die Position des Trägers (2) auf einen Detektor (12) abgebildet wird, eine Meßeinrichtung, mit der die Position des Trägers (2) mit dem Substrat relativ zum Meßobjektiv bestimmt wird, wobei die Meßeinrichtung mindestens ein Laserinterferometer (5) zur Positionsbestimmung umfaßt, eine erste Spüleinrichtung, die ein erstes Spülmedium in laminarem Fluß durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer gleichbleibenden Meßatmosphäre leitet, sowie eine Stelleinrichtung, mit der der Träger (2) relativ zum Meßobjektiv bewegt werden kann. Bei einer solchen Vorrichtung ist eine zweite Spüleinrichtung vorgesehen, die ein zweites Spülmedium durch den Bereich der Meßeinrichtung leitet, in dem sich das mindestens eine Laserinterferometer (5) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung von Substraten, umfassend einen Träger zur Aufnahme des zu vermessenden Substrates, ein Meßobjektiv, das einen Abschnitt des mit dem Träger gehaltenen Substrates auf einen Detektor abbildet, eine Meßeinrichtung, mit der die Position des Trägers mit dem Substrat relativ zum Meßobjektiv bestimmt wird, wobei die Meßeinrichtung mindestens ein Laserinterferometer zur Positionsbestimmung umfaßt, sowie optional mindestens ein Etalon. Die Vorrichtung umfaßt optional weiterhin eine erste Spüleinrichtung, die ein erstes Spülmedium in laminarem Fluß durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer gleichbleibenden Meßatmosphäre leitet, sowie eine Stelleinrichtung, mit der der Träger relativ zum Meßobjektiv bewegt werden kann.
Die Entwicklung bei der Herstellung von Computerchips geht in die Richtung, immer kleinerer Strukturen auf einer gleichbleibend großen Fläche zu erzeugen. Derzeit bestehen solche Chips aus etwa dreißig verschiedenen, übereinanderliegenden Schichten; die Größe der funktionellen Strukturen – der sogenannten Features – beträgt etwa 45 nm. Mit entsprechend hoher Genauigkeit müssen die zur Herstellung dieser Features verwendeten Photolithographiemasken hergestellt werden. Ein Wafer wird dabei bis zu dreißig Mal belichtet, für jede Schicht wird jedoch eine andere Maske benötigt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, daß die Masken zum einen sehr genau gefertigt sind und zum anderen sehr genau positioniert werden, so daß die Schichten exakt aneinander ausgerichtet sind. In bezug auf übereinanderliegende Schichten muß dabei für neueste Anwendungen eine Genauigkeit von 4,5 nm erreicht werden. Mit dieser Genauigkeit müssen die Masken, die üblicherweise eine Seitenlänge von etwa 150 mm haben, aneinander ausgerichtet werden. Wesentlich ist also, daß die Maskenstrukturen in dem Substrat, welches die Maske bilden soll, an den richtigen Positionen in bezug auf eine Referenzkoordinate, beispielsweise eine der Ecken der Maske, erzeugt werden.
Zur Qualitätskontrolle werden auf der Photolithographiemaske Strukturen, sogenannte Marken aufgebracht, beispielsweise Kreuze mit Ausdehnungen von 10 μm × 10 μm und einer Strichdicke von 1 μm auf der Maske. Diese Strukturen werden dann mit einem sogenannten Registration Tool dahingehend analysiert, ob sie innerhalb der zulässigen Toleranz an den richtigen Positionen sitzen. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise das IPRO3 der Firma Vistec. Dieses Gerät arbeitet mit einer Wellenlänge von 365 nm. Die damit erreichbare Genauigkeit ist jedoch für zukünftige Strukturen nicht hoch genug, die verwendete Wellenlänge zu langwellig.
Die Verwendung kürzerer Wellenlängen ist im Stand der Technik jedoch nicht ohne weiteres möglich. Ein Registration Tool nach dem Stand der Technik verfügt über einen Träger, auf dem das zu vermessende Substrat angeordnet ist. Mit einem Meßobjektiv werden die Strukturen auf dem Substrat vermessen. Dabei ist es notwendig, daß die Positionierung des Trägers mit dem zu vermessenden Substrat relativ zum Meßobjektiv der Vorrichtung mit hoher Genauigkeit erfolgt. So sollen Vorrichtungen zur Vermessung von Lithographiemasken für eine Wellenlänge von 193 nm beispielsweise eine Positioniergenauigkeit aufweisen, bei der die Wurzel der mittleren quadratischen Abweichung zwischen der zu vermessenden Lithographiemaske und dem Meßobjektiv in der Ebene der Lithographiemaske für Frequenzen von 1 bis 10 Hz kumuliert nicht größer als 0,3 nm sein darf.
Die Position des Trägers mit dem Substrat wird bei Registration Tools, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, üblicherweise mit Laserinterferometern gemessen und geregelt. Dabei werden in der Regel Helium-Neon-Laser verwendet, die Licht bei einer Wellenlänge von 633 nm emittieren. Für jeden Freiheitsgrad, in dem der Träger bewegt werden kann, wird dabei in der Regel ein Interferometer verwendet, bei einer Bewegung in der X-Y-Ebene, also senkrecht zur optischen Achse des Meßobjektivs, beispielsweise zwei Interferometer. Kommt auch eine Bewegung entlang der optischen Achse sowie Rotationen um alle Achse hinzu, so benötigt man sechs Interferometer.
Das Meßsignal der Interferometer hängt vom Brechungsindex der Luft oder sonstigen umgebenden Medien ab. Der Brechungsindex reagiert sehr empfindlich auf Temperatur, hier beträgt die Sensitivität 0,93°·10^–9 pro mK. Auch auf Druck – hier beträgt die Sensitivität 2,7·10^–9 pro Pascal – und Feuchtigkeit – die Sensitivität beträgt hier –9,6·10^–9 pro %rH – reagiert der Brechungsindex extrem empfindlich. Außerdem spielt die Zusammensetzung des Gases der Atmosphäre, in der sich Meßeinrichtungen, Träger und Interferometer befinden, eine wichtige Rolle. Geringe Änderungen in der Konzentration der Komponenten von Luft, beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Argon, Wasser ändern den Brechungsindex erheblich. Für Kohlendioxid beträgt die Sensitivität 0,1·10^–9 pro ppm.
Bei Geräten im Stand der Technik wird die Temperatur im Gerät auf 20 mK genau geregelt, die relative Luftfeuchtigkeit auf ca. 1% genau. Für Anwendungen im Bereich der 193 nm-Technologie reicht diese Genauigkeit jedoch nicht aus.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Genauigkeit bei der Positionierung des Trägers mit dem Substrat erhöht wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung eine zweite Spüleinrichtung aufweist, die ein zweites Spülmedium durch den Bereich der Meßeinrichtung leitet, in dem sich das mindestens eine Laserinterferometer befindet. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung befindet sich in diesem Bereich der Meßeinrichtung auch mindestens ein Etalon. Indem durch die zweite Spüleinrichtung die Interferometerstrahlen zusätzlich mit Gas gespült werden, hat man die Möglichkeit, die Atmosphäre, in der die Interferometerstrahlen verlaufen, in einem höheren Maße konstant zu halten. Bei Verwendung einer einzigen Spülvorrichtung wie im Stand der Technik wäre dies aufgrund der größeren Dimensionen der Anlage nur mit einem extrem hohen Aufwand zu erreichen. Beispielsweise läßt sich für die zweite Spüleinrichtung ein noch besser homogenisiertes Gas verwenden. Dieses Gas muß darüber hinaus auch nicht identisch zu dem Gas sein, welches für die erste Spüleinrichtung verwendet wird. Eine bessere Temperierung erreicht man beispielsweise mit einem thermischen Tiefpaßfilter, der hochfrequente Temperaturschwankungen herausfiltert und so für eine gleichmäßigere Temperatur über der Zeit sorgt. Als Spülmedium eignet sich beispielsweise Stickstoff, aber auch Argon, Helium, Sauerstoff sind als Spülgase verwendbar. Auch Wasser als Spülflüssigkeit ist einsetzbar, wenn die Einrichtung dafür ausgelegt ist.
Die Aufgabe wird für eine Vorrichtung, die mindestens ein Etalon umfaßt, ferner dadurch gelöst, daß das mindestens ein Etalon in unmittelbarer Nähe benachbart zu dem mindestens einem Laserinterferometer angeordnet ist. Ein Etalon ist wie ein Fabry-Pérot-Interferometer aufgebaut und mißt eine Referenzstrecke konstanter Länge. Variationen im Brechungsindex, dem Luftdruck, etc. beeinflussen die Länge der Referenzstrecke in geringem Maße, die Längenänderung kann bei der Positionsbestimmung für den Träger mit Hilfe der Laserinterferometer verarbeitet und berücksichtigt werden. Diese Korrektur ist dann besonders genau, wenn Interferometer und Etalon direkt nebeneinander, beispielsweise mit parallelen Strahlengängen, aufgebaut sind. Unter der Voraussetzung, daß die zeitlichen Schwankungen vernachlässigbar sind, herrschen dann am Etalon und am Laserinterferometer im wesentlichen die gleichen Bedingungen. Bevorzugt umfaßt diese Vorrichtung auch eine erste Spüleinrichtung, die ein erstes Spülmedium in laminarem Fluß durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer gleichbleibenden Meßatmosphäre leitet. Zur Erhöhung der Genauigkeit können auch mehrere Etalons verwendet werden.
Statt parallel zueinander ausgerichtet zu sein, können Laserinterferometer und Etalon auch so zueinander angeordnet sein, daß sich die Meßstrahlen beider Instrumente, bevorzugt in einem Winkel von 90°, kreuzen. Das Etalon kann dann beispielsweise parallel zu einer Kante des Trägers aufgebaut sein. Diese Variante ist unter Umständen platzsparender. Auch andere Winkel als 90° sind einstellbar. Ist eine direkte benachbarte Anordnung der Referenzstrecken zu den Laserinterferometern nicht möglich, so kann man alternativ auch mehrere solcher Referenzstrecken verwenden. Durch den Vergleich der Messungen zweier Referenzstrecken, die beide den Meßstrahl eines Interferometers schneiden, läßt sich die Genauigkeit durch Mittelung der Meßergebnisse erhöhen.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Vorrichtung, in der das mindestens eine Laserinterferometer und zwei Etalons so zueinander angeordnet sind, daß in Flußrichtung des Spülmediums dieses zunächst die Meßstrecke eines Etalons, dann die Meßstrecke des Interferometers und schließlich die Meßstrecke des anderen Etalons kreuzt. Falls der Brechungsindex des Spülmediums, beispielsweise Stickstoff, zeitlich variiert, so reagiert darauf erst die eine Referenzstrecke, dann die Meßstrecke und schließlich die zweite Referenzstrecke. Durch entsprechende Berechnungen mit geeigneten Verzögerungsfaktoren kann man zeitliche Schwankungen im Gasdruck bei der Einstellung der Positionen des Trägers berücksichtigen. Dazu ist zweckmäßiger weise eine Korrektureinrichtung vorgesehen, die aus den zeitabhängig registrierten Meßwerten der Etalons eine Korrektur für die Position des Trägers berechnet.
Die Aufgabe wird ferner für eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art mit einer ersten Spüleinrichtung dadurch gelöst, daß das erste Spülmedium Helium, Argon, Stickstoff, Sauerstoff oder Wasser ist. Diese Spülmedien sind homogener als es normale Luft ist, so daß der Berechungsindex geringern Schwankungen unterworfen ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung außerdem mindestens ein Etalon auf, mit dessen Meßergebnissen die Genauigkeit erhöht werden kann.
Die Aufgabe wird ebenfalls dadurch gelöst, daß die Meßstrecke des mindestens einen Interferometers im Vakuum verläuft. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die Meßstrecke in einer Röhre verläuft, die über flexible Dichtungen mit dem Träger verbunden ist. Gegenüber dem Betrieb in einer Atmosphäre, die mit Luft oder einem sonstigen Spülmedium gefüllt ist, hat der Betrieb im Vakuum den Vorteil, daß im wesentlichen keine Schwankungen des Drucks oder der Feuchtigkeit sowie der Gaszusammensetzung auftreten können. Auf diese Weise wird also die Genauigkeit ebenfalls erhöht. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung außerdem mindestens ein Etalon auf, mit dessen Meßergebnissen die Genauigkeit erhöht werden kann. Die Meßstrecke des Etalons verläuft dann ebenfalls im Vakuum.
Die Aufgabe wird außerdem dadurch gelöst, daß die Meßeinrichtung mehr Interferometer aufweist, als die Zahl der Freiheitsgrade beträgt, in denen der Träger bewegt werden kann. Durch die Verwendung einer Vielzahl von Interferometern für die gleiche Verstellung werden zwar einerseits redundante Messungen erzeugt, andererseits wird die Meßgenauigkeit erhöht, indem die Meßwerte für eine Strecke gemittelt werden. Auch hier umfassen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung mindestens ein Etalon bei der Meßeinrichtung sowie mindestens eine erste Spüleinrichtung, die ein erstes Spülmedium in laminarem Fluß durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer gleichbleibenden Meßatmosphäre leitet.
Schließlich ist bekannt, daß Interferometer periodische Nichtlinearitäten aufweisen. Die Aufgabe wird daher auch durch eine Vorrichtung gelöst, die eine Korrektureinrichtung aufweist, mit der periodische Nichtlinearitäten, mit denen das mindestens eine Interferometer behaftet ist, bei der Positionsbestimmung ausgeglichen werden.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten Merkmale nicht nur in Alleinstellung, sondern auch in verschiedenen Kombinationen einsetzbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Bei den vorangehend beschriebenen Vorrichtungen weist bevorzugt das mindestens eine Etalon einen Abstandshalter aus Zerodur, Invar oder einem anderen Material mit ähnlich geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Der Vorteil von Zerodur liegt darin, daß dieses Material praktisch keine Wärmeausdehnung zeigt. Die Länge der Referenzstrecke ändert sich daher nicht mit der Temperatur, die Genauigkeit wird weiter erhöht.
In der Regel besteht der Abstandshalter aus einem Material mit einer nichtverschwindenden Kompressibilität. Die tatsächliche Länge der Referenzstrecke ändert sich daher mit dem Luftdruck. Vorteilhaft weisen die vorangehend beschriebenen Vorrichtungen, sofern sie über ein Etalon verfügen, daher einen Luftdruckmesser auf, in einer Korrektureinrichtung wird der Einfluß des Luftdrucks auf die durch die Kompressibilität veränderbare Länge der Meßstrecke des mindestens einen Etalons bestimmt und die Verstellung des Trägers korrigiert.
In einer weiteren, zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind Meßeinrichtung und Meßobjektiv direkt an einem Meßtechnikträger örtlich fixiert. Dies erhöht die Stabilität der Anordnung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Substrat eine Photolithographiemaske, das Meßobjektiv bildet dann Strukturen, die auf die Photolithographiemaske aufgeprägt sind, auf den Detektor ab, eine mit dem Detektor verbundene Auswerteeinrichtung wertet die detektierten Signale aus und bestimmt die Positionen der Strukturen auf der Photolithographiemaske absolut und/oder relativ zueinander.
Darüber hinaus lassen sich die vorangehend beschriebenen Maßnahmen zur Erhöhung der Genauigkeit allgemein auch bei anderen interferometergesteuerten Meßtischen verwenden, bei denen eine ähnlich hohe Genauigkeit gefordert ist, beispielsweise bei der Belichtung von Wafern mittels Photolithographiemasken mittels eines Photolithographiescanners.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
1 den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Vermessung von Substraten,
2 eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung,
3 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung und
4 eine dritte erfindungsgemäße Vorrichtung.
Bei der in 1 gezeigten Vorrichtung ist eine Photolithographiemaske 1 auf einem Träger 2 gelagert. Der Träger 2 kann in allen drei Raumrichtungen verfahren und rotiert werden, er lagert hier in einer Ruheposition auf Lagern 3 auf einer Plattform 4. Auch andere Halterungen des Trägers 2 sind möglich. Um eine hohe Genauigkeit zu gewährleisten, wird die aktuelle Position bzw. die Wegdifferenz bei der Verstellung mittels Laserinterferometern 5, von denen in der 1 eines gezeigt ist, kontrolliert. Photolithographiemaske 1 und Träger 2 sind horizontal angeordnet, d. h. senkrecht zur Wirkung der Schwerkraft. Oberhalb des Trägers 2 mit der Photolithographiemaske 1 ist eine erste Beleuchtungsquelle 6, beispielsweise ein Licht der Wellenlänge 193 nm aussendender Laser, angeordnet. Über einen ersten Beleuchtungstrahlengang 7 wird das Licht auf die Photolithographiemaske 1 gelenkt. Die erste Beleuchtungsquelle 6 und der erste Beleuchtungsstrahlengang 7 dienen der Durchlichtbeleuchtung der Photolithographiemaske 1. Der Beleuchtungsstrahlengang 4 ist hier dargestellt durch zwei Linsen, er kann aber auch als durchgängig freier Strahlengang ausgebildet sein. Auf der anderen Seite des Trägers befindet sich eine zweite Beleuchtungsquelle 8 mit einem zweiten Beleuchtungsstrahlengang 9, der ebenfalls als durchgängig freier Strahlengang ausgebildet sein kann. Zweite Beleuchtungsquelle 8 und zweiter Beleuchtungsstrahlengang 9 dienen der Auflichtuntersuchung der Photolithographiemaske 1. Von der Photolithographiemaske 1 kommendes Licht, welches entweder das durch die Photolithographiemaske 1 hindurchtretende oder das von ihr reflektierte Licht ist, wird über eine Abbildungsoptik 10 und einen halbdurchlässigen Spiegel 11 auf einen ortsauflösenden Detektor 12, der als CCD-Kamera ausgestaltet sein kann, abgebildet. In diesem werden die detektierten Intensitäten in elektrische Signale umgewandelt und an eine Auswerteeinheit 13 übermittelt.
In 2 ist ein Träger 2 in Draufsicht dargestellt. Der Träger 2 ist groß genug, um eine Photolithographiemaske 1, die etwa 15 × 15 cm mißt, aufzunehmen. Seine Beweglichkeit in X- und Y-Richtung, dargestellt durch die gekreuzten Pfeile, liegt ebenfalls in der Größenordnung der Ausdehnung der Photolithographiemaske 1 in diesen Richtungen. Auf der Plattform 4, die hier nicht eingezeichnet ist, sind in dieser Ausführung der Erfindung drei Laserinterferometer 5 angeordnet. Die Bewegung des Trägers in Y-Richtung wird dabei von einem Laserinterferometer überwacht, in X-Richtung wird die Positionsverstellung durch zwei Laserinterferometer 5 kontrolliert. Durch die Verwendung von zwei Laserinterferometern kann die Genauigkeit erhöht werden. In Bezug auf die Y-Richtung wird das Laserinterferometer 5 jedoch mit Spülgas aus einer Spüldüse 14 gespült, weshalb hier ein weiteres Interferometer nicht unbedingt notwendig ist. Mit den Laserinterferometern 5 bzgl. der X-Richtung ist es außerdem möglich, die Rotation um die Z-Achse, senkrecht zur Blattebene, zu vermessen. In diesem Fall sind die Messungen selbstverständlich nicht redundant. An einer X- und Y-Kante des Trägers sind Spiegel 15 angebracht, die die von den Laserinterferometern 5 ausgesendeten Meßstrahlen reflektieren. Quer zum Verlauf der Meßstrahlen der Laserinterferometer 5 sind Etalons 16 angeordnet, jeweils eines für jede Richtung. Bei den Etalons 16 handelt es sich ebenfalls um Laserinterferometer, die jedoch auf Abstandshaltern 17 aus Zerodur aufgebracht sind. Zerodur hat eine verschwindende Wärmeausdehnung, die Referenzstrecken sind daher gegenüber Temperaturschwankungen nicht anfällig.
Ein anderer Aufbau ist in 3 gezeigt. Dort wird jeweils nur ein Laserinterferometer 5 für die Verstellung in X-Richtung und ein Laserinterferometer 5 für die Verstellung in Y-Richtung verwendet. Auf beiden Seiten möglichst dicht benachbart zu den Laserinterferometern 5 sind Etalons 16 angeordnet. Quer zum Strahlengang der Meßstrahlen von Laserinterferometern 5 und Etalons 16 werden die Meßstrecken mit Spülgas gespült, welches aus Spüldüsen 14 mit laminarem Fluß strömt. Durch die gezeigte Anordnung von zwei Etalons 16 um ein Laserinterferometer 5 durchströmt das Spülmedium in Floßrichtung zunächst die Meßstrecke des einen Etalons 16 dann die Meßstrecke des Laserinterferometers 5 und schließlich die Meßstrecke des anderen Etalons 16. Mittels einer nichtgezeigten Korrektureinrichtung läßt sich dann aus zeitabhängig registrierten Meßwerten der Etalons 16 eine Korrektur für die Verstellung des Trägers 2 berechnen. Zeitliche Schwankungen des Brechungsindexes des Gases lassen sich auf diese Weise durch Verrechnung mit geeigneten Verzögerungsfaktoren berücksichtigen bzw. neutralisieren.
Eine dritte Anordnung ist schließlich in 4 gezeigt. Hier werden mehr Laserinterferometer 5 verwendet, als es Freiheitsgrade gibt, in denen der Träger 2 verstellt werden kann. So sind jeweils zwei Interferometer für die Verstellung in Y-Richtung und in X-Richtung vorgesehen. Wenn der Träger außerdem um die Z-Achse gedreht werden kann, so läßt sich auch die Drehung um die Z-Achse jeweils mit beiden einer Richtung zugeordneten Laserinterferometern 5 bestimmen. Auf diese Weise wird eine Redundanz von Meßwerten erzeugt, die jedoch über eine Mittlung der Meßwerte zu einer Erhöhung der Meßgenauigkeit beiträgt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die hier gezeigten Ausführungsbeispiele miteinander zu kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

1: Photolithograhpiemaske
2: Träger
3: Lager
4: Plattform
5: Laserinterferometer
6: erste Beleuchtungsquelle
7: erster Beleuchtungsstrahlengang
8: zweite Beleuchtungsquelle
9: zweiter Beleuchtungsstrahlengang
10: Abbildungsoptik
11: halbdurchlässiger Spiegel
12: Detektor
13: Auswerteeinheit
14: Spüldüse
15: Spiegel
16: Etalon
17: Abstandshalter

Claims

Vorrichtung zur Vermessung von Substraten, umfassend – einen Träger (2) zur Aufnahme des zu vermessenden Substrats, – ein Meßobjektiv, das einen Abschnitt des mit dem Träger (2) gehaltenen Substrats auf einen Detektor (12) abbildet, – eine Meßeinrichtung, mit der die Position des Trägers (2) mit dem Substrat relativ zum Meßobjektiv bestimmt wird, wobei die Meßeinrichtung mindestens ein Laserinterferometer (5) zur Positionsbestimmung umfaßt, – eine erste Spüleinrichtung, die ein erstes Spülmedium in laminarem Fluß durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer gleichbleibenden Meßatmosphäre leitet, – eine Stelleinrichtung, mit der der Träger (2) relativ zum Meßobjektiv bewegt werden kann, – dadurch gekennzeichnet, daß – eine zweite Spüleinrichtung vorgesehen ist, die ein zweites Spülmedium durch den Bereich der Meßeinrichtung leitet, in dem sich das mindestens eine Laserinterferometer (5) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Positionsbestimmung zusätzlich mindestens ein Etalon (16) umfaßt, welches sich im Bereich der Meßeinrichtung befindet, durch die die zweite Spüleinrichtung das zweite Spülmedium leitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spüleinrichtung einen thermischen Tiefpaßfilter umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Spülmedium Stickstoff, Argon, Helium, Sauerstoff oder Wasser ist.
Vorrichtung zur Vermessung von Substraten, umfassend – einen Träger (2) zur Aufnahme des zu vermessenden Substrats, – ein Meßobjektiv, das einen Abschnitt des mit dem Träger (2) gehaltenen Substrats auf einen Detektor (12) abbildet, – eine Meßeinrichtung, mit der die Position des Trägers (2) mit dem Substrat relativ zum Meßobjektiv bestimmt wird, wobei die Meßeinrichtung mindestens ein Laserinterferometer (5) zur Positionsbestimmung umfaßt sowie mindestens ein Etalon (16), – eine Stelleinrichtung, mit der der Träger (2) relativ zum Meßobjektiv bewegt werden kann, – dadurch gekennzeichnet, daß – das mindestens eine Etalon (16) in unmittelbarer Nähe benachbart zu dem mindestens einen Laserinterferometer (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Laserinterferometer (5) und das mindestens ein Etalon (16) so zueinander angeordnet sind, daß sich die Meßstrahlen kreuzen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Spüleinrichtung umfaßt, die ein erstes Spülmedium in laminarem Fluß durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer gleichbleibenden Meßatmosphäre leitet.
Vorrichtung zur Vermessung von Substraten, umfassend – einen Träger (2) zur Aufnahme des zu vermessenden Substrats, – ein Meßobjektiv, das einen Abschnitt des mit dem Träger (2) gehaltenen Substrats auf einen Detektor (12) abbildet, – eine Meßeinrichtung, mit der die Position des Trägers (2) mit dem Substrat relativ zum Meßobjektiv bestimmt wird, wobei die Meßeinrichtung mindestens ein Laserinterferometer (5) zur Positionsbestimmung umfaßt sowie mindestens ein Etalon (16), – eine erste Spüleinrichtung, die ein erstes Spülmedium in laminarem Fluß durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer gleichbleibenden Meßatmosphäre leitet, – eine Stelleinrichtung, mit der der Träger (2) relativ zum Meßobjektiv bewegt werden kann, – dadurch gekennzeichnet, daß – das mindestens eine Laserinterferometer (5) und zwei Etalons (16) so zueinander angeordnet sind, daß in Flußrichtung des Spülmediums dieses zunächst die Meßstrecke eines Etalons (16), dann die Meßsstrecke des Interferometers (5) und schließlich die Meßsstrecke des anderen Etalons (16) kreuzt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektureinrichtung vorgesehen ist, die aus zeitabhängig registrierten Meßwerten der Etalons (16) eine Korrektur für die Position des Trägers (2) berechnet.
Vorrichtung zur Vermessung von Substraten, umfassend – einen Träger (2) zur Aufnahme des zu vermessenden Substrats, – ein Meßobjektiv, das einen Abschnitt des mit dem Träger (2) gehaltenen Substrats auf einen Detektor (12) abbildet, – eine Meßeinrichtung, mit der die Position des Trägers (2) mit dem Substrat relativ zum Meßobjektiv bestimmt wird, wobei die Meßeinrichtung mindestens ein Laserinterferometer (5) zur Positionsbestimmung umfaßt, – eine erste Spüleinrichtung, die ein erstes Spülmedium in laminarem Fluß durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer gleichbleibenden Meßatmosphäre leitet, – eine Stelleinrichtung, mit der der Träger (2) relativ zum Meßobjektiv bewegt werden kann, – dadurch gekennzeichnet, daß – das erste Spülmedium Helium, Argon, Stickstoff, Sauerstoff oder Wasser ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Positionsbestimmung zusätzlich mindestens ein Etalon (16) umfaßt.
Vorrichtung zur Vermessung von Substraten, umfassend – einen Träger (2) zur Aufnahme des zu vermessenden Substrats, – ein Meßobjektiv, das einen Abschnitt des mit dem Träger (2) gehaltenen Substrats auf einen Detektor (12) abbildet, – eine Meßeinrichtung, mit der die Position des Trägers (2) mit dem Substrat relativ zum Meßobjektiv bestimmt wird, wobei die Meßeinrichtung mindestens ein Laserinterferometer (5) zur Positionsbestimmung umfaßt, – eine Stelleinrichtung, mit der der Träger (2) relativ zum Meßobjektiv bewegt werden kann, – dadurch gekennzeichnet, daß – die Meßstrecke des mindestens einen Laserinterferometers (5) im Vakuum verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Positionsbestimmung zusätzlich mindestens ein Etalon (16) umfaßt, dessen Meßstrecke im Vakuum verläuft.
Vorrrichtung zur Vermessung von Substraten, umfassend – einen Träger (2) zur Aufnahme des zu vermessenden Substrats, – ein Meßobjektiv, das einen Abschnitt des mit dem Träger (2) gehaltenen Substrats auf einen Detektor abbildet, – eine Meßeinrichtung, mit der die Position des Trägers (2) mit dem Substrat relativ zum Meßobjektiv bestimmt wird, wobei die Meßeinrichtung mindestens ein Laserinterferometer (5) zur Positionsbestimmung umfaßt, – eine Stelleinrichtung, mit der der Träger (2) relativ zum Meßobjektiv bewegt werden kann, – dadurch gekennzeichnet, daß – die Meßeinrichtung mehr Laserinterferometer (5) aufweist, als die Zahl der Freiheitsgrade beträgt, in denen der Träger (2) bewegt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Positionsbestimmung zusätzlich mindestens ein Etalon (16) umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Spüleinrichtung umfaßt, die ein erstes Spülmedium in laminarem Fluß durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer gleichbleibenden Meßatmosphäre leitet.
Vorrichtung zur Vermessung von Substraten, umfassend – einen Träger (2) zur Aufnahme des zu vermessenden Substrats, – ein Meßobjektiv, das einen Abschnitt des mit dem Träger (2) gehaltenen Substrats auf einen Detektor (12) abbildet, – eine Meßeinrichtung, mit der die Position des Trägers (2) mit dem Substrat relativ zum Meßobjektiv bestimmt wird, wobei die Meßeinrichtung mindestens ein Laserinterferometer (5) zur Positionsbestimmung umfaßt, – eine Stelleinrichtung, mit der der Träger (2) relativ zum Meßobjektiv bewegt werden kann, – dadurch gekennzeichnet, daß – die Meßeinrichtung eine Korrektureinrichtung aufweist, mit der periodische Nichtlinearitäten, mit denen das mindestens eine Laserinterferometer (5) behaftet ist, ausgeglichen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Positionsbestimmung zusätzlich mindestens ein Etalon (16) umfaßt.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche mit mindestens einem Etalon (16), dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Etalon (16) einen Abstandshalter (17) aus Zerodur, Invar oder einem Material mit ähnlich geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Luftdruckmesser aufweist, und in einer Korrektureinrichtung der Einfluß des Luftdrucks auf die Länge der des mindestens einen Etalons (16) bestimmt und in bezug auf die Verstellung des Trägers (2) korrigiert wird.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung und das Meßobjektiv direkt an einem Meßtechnikträger örtlich fixiert sind.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Photolithographiemaske (1) ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßobjektiv Strukturen, die auf die Photolithographiemaske (1) aufgeprägt sind, auf den Detektor (12) abbildet, und eine mit dem Detektor (12) verbundene Auswerteeinrichtung (13) vorgesehen ist, die die detektierten Signale auswertet und die Positionen der Strukturen auf der Photolithographiemaske (1) absolut und/oder relativ zueinander bestimmt.