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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Streustrahlungsmessung an einem
optischen System, insbesondere an einer Projektionsoptik einer Belichtungsanlage
für die
Mikrolithographie. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung
zur Streustrahlungsmessung an einem optischen System, insbesondere einer
Projektionsoptik einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie, eine
Belichtungsanlage für
die Mikrolithographie mit einer derartigen Vorrichtung sowie eine
Wafer-Stage für
die Mikrolithographie mit einer derartigen Belichtungsanlage. Schließlich betrifft die
Erfindung auch die Verwendung einer bekannten Vorrichtung an einer
Belichtungsanlage für
die Mikrolithographie zur Streustrahlungsmessung.
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Die
Streustrahlungsmessung ist bei Systemen für die Mikrolithographie ein
sehr wichtiges Messverfahren, um das zugehörige optische System qualifizieren
zu können.
So ist es für
die Qualifizierung eines optischen Systems für die Mikrolithographie, wie
beispielsweise eines Lithographie-Objektivs, nicht mehr ausreichend,
nur die niedrigen Aberrationen bzw. Abbildungsfehler zu messen,
vielmehr ist für
eine genaue Voraussage der lithographischen Leistung des optischen
Systems auch die Kenntnis von dessen Streustrahlungsanteil für verschiedene Streureichweiten
der durch das optische System geleiteten Strahlung, insbesondere
Lichtstrahlung, von entscheidender Bedeutung.
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Der
Streustrahlungsanteil für
verschiedene Streureichweiten kann bei bekannten Streustrahlungsmessungen
an optischen Systemen durch den so genannten Kirk-Test bestimmt werden,
bei dem eine Fotolackschicht durch zwei inverse Masken bestrahlt
und das Ergebnis nachfolgend subjektiv auf Streustrahlung inspiziert
wird. Problematisch ist dabei, dass es mehrerer Bestrahlungen bei
unterschiedlichen Energien, einer entsprechender Entwicklung und
einer manuellen Inspektion bedarf. Um einige dieser Nachteile zu überwinden
wurde ein verbesserter Test entwickelt, bei dem aber ein zusätzlicher
Dioden-Sensor in der Wafer-Stage vorhanden sein muss sowie ein spezielles
Mess-Reticle notwendig ist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Streustrahlungsmessung zu schaffen, bei denen die
oben genannten Nachteile überwunden
sowie insgesamt eine besonders aussagekräftige und zugleich kostengünstige Streustrahlungsmessung
möglich
sind.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren
zur Streustrahlungsmessung gemäß Anspruch
1, einem Verfahren zur Streustrahlungsmessung gemäß Anspruch
4, einem Verfahren zur Streustrahlungsmessung gemäß Anspruch
11, einer Vorrichtung zur Streustrahlungsmessung gemäß Anspruch
12, einer Vorrichtung zur Streustrahlungsmessung gemäß Anspruch
15, einer Vorrichtung zur Streustrahlungsmessung gemäß Anspruch
21, einer Vorrichtung zur Streustrahlungsmessung gemäß Anspruch
24, einer Belichtungsanlage gemäß Anspruch 25,
einer Wafer-Stage gemäß Anspruch
26 und einer Verwendung einer Vorrichtung zur Wellenfronterfassung
gemäß Anspruch
27 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Verfahren zur Streustrahlungsmessung an einem optischen
System, insbesondere einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie, mit
folgenden Schritten geschaffen: Aussenden von Strahlung mit einer
Strahlungsquelle, Leiten der Strahlung von der Strahlungsquelle durch
eine erste Maske mit örtlich
variierender Transmission, Leiten der Strahlung von der ersten Maske durch
das optische System, Leiten der Strahlung von dem optischen System
durch eine zweite Maske mit örtlich
variierender Transmission, Messen der Intensität der durch die zweite Maske
getretenen Strahlung mit einem ortsauflösenden Detektor, und Auswerten
der mit dem Detektor ermittelten örtlich verteilten Intensität zu einem
pupillenaufgelösten
Streustrahlungsmessergebnis.
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Ferner
ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur
Streustrahlungsmessung an einem optischen System einer Belichtungsanlage
für die
Mikrolithographie mit folgenden Schritten geschaffen: Aussenden
von Strahlung mit einer Strahlungsquelle, Leiten der Strahlung von
der Strahlungsquelle durch eine erste Maske mit örtlich variierender Transmission, Leiten
der Strahlung von der ersten Maske durch das optische System, Leiten
der Strahlung von dem optischen System durch eine zweite Maske mit örtlich variierender
Transmission, Messen der Intensität der durch die zweite Maske
getretenen Strahlung mit einem ortsauflösenden Detektor, wobei die
zweite Maske relativ zur ersten Maske bewegt wird, und Auswerten
der mit dem Detektor ermittelten örtlich verteilten Intensität zu einem
Streustrahlungsmessergebnis.
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Gemäß der Erfindung
ist auch ein Verfahren zur Streustrahlungsmessung an einem optischen System,
insbesondere einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie, geschaffen,
bei dem eine pupillenaufgelöste
Streustrahlungsmessung erfolgt.
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Auch
ist gemäß der Erfindung
eine Vorrichtung zur Streustrahlungsmessung an einem optischen System,
insbesondere einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie, geschaffen,
mit einer Strahlungsquelle zum Aussenden von Strahlung, einer ersten
Maske mit örtlich
variierender Transmission zum Durchleiten der Strahlung von der
Strahlungsquelle und weiter durch das optische System, einer zweiten
Maske mit örtlich
variierender Transmission zum Durchleiten der Strahlung von dem
optischen System, einem ortsauflösenden
Detektor zum Messen der Intensität
der durch die zweite Maske getretenen Strahlung und einer Auswerteeinrichtung
zum Auswerten der mit dem Detektor ermittelten örtlich verteilten Intensität zu einem
pupillenaufgelösten
Streustrahlungsmessergebnis.
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Ferner
ist die Aufgabe erfindungsgemäß mit einer
Vorrichtung zur Streustrahlungsmessung an einem optischen System,
insbesondere einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie, gelöst, mit
einer Strahlungsquelle zum Aussenden von Strahlung, einer ersten
Maske mit örtlich
variierender Transmission zum Hindurchleiten der Strahlung von der
Strahlungsquelle und weiter durch das optische System, einer zweiten
Maske mit örtlich
variierender Transmission zum Hindurchleiten der Strahlung von dem optischen
System, einem ortsauflösenden
Detektor zum Messen der Intensität
der durch die zweite Maske getretenen Strahlung, einer Bewegungseinrichtung
zum Bewegen der zweiten Maske relativ zur ersten Maske und einer
Auswerteeinrichtung zum Auswerten der mit dem Detektor ermittelten örtlich verteilten
Intensität
zu einem Streustrahlungsmessergebnis.
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Darüber hinaus
ist die Aufgabe gemäß der Erfindung
mit einer Vorrichtung zur Streustrahlungsmessung an einem optischen
System, insbesondere einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie, gelöst, mit
einer Strahlungsquelle zum Aussenden von Strahlung, einer ersten
Maske mit örtlich
variierender Transmission zum Hindurchleiten der Strahlung von der
Strahlungsquelle und weiter durch das optische System, einer zweiten
Maske mit örtlich
variierender Transmission zum Hindurchleiten der Strahlung von dem
optischen System und einem ortsauflösenden Detektor zum Messen
der Intensität der
durch die zweite Maske getretenen Strahlung, bei der die Messebene
des ortsauflösenden
Detektors in Strahlungsrichtung hinter der Bildebene des optischen
Systems angeordnet ist.
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Auch
ist gemäß der Erfindung
eine Vorrichtung zur Streustrahlungsmessung an einem optischen System,
insbesondere einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie, geschaffen,
bei der eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die dazu angepasst
ist, eine pupillenaufgelöste
Streustrahlungsmessung durchzuführen.
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Ferner
ist erfindungsgemäß eine Belichtungsanlage
für die
Mikrolithographie mit einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung
und eine Wafer-Stage mit einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung
geschaffen.
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Gemäß der Erfindung
ist schließlich
zur Lösung
der oben genannten Aufgabe ferner die Verwendung einer Vorrichtung
zur Wellenfronterfassung an einem optischen System einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie
zur Streustrahlungsmessung an dem optischen System der Belichtungsanlage
vorgeschlagen.
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Der
erfindungsgemäßen Lösung liegt
die Erkenntnis zu Grunde, dass es bei bekannten Lösungen problematisch
ist, dass keine Zuordnung von ermittelter Streustrahlung zu einer
Position innerhalb der Pupille des optischen Systems erfolgt, sodass
die Streustrahlungssituation nicht im Hinblick auf einen bestimmten
Winkel auf einem mit dem optischen System bestrahlten Wafer ermittelt
werden kann. Erfindungsgemäß wurde
ferner erkannt, dass eine Zuordnung von Streustrahlung zu einer
Position innerhalb der Pupille eines optischen Systems bzw. eine pupillenaufgelöste Auswertung
der gemessenen Streustrahlung eine wichtige Größe für die Qualifizierung eines
optischen Systems, insbesondere eines Scanners für die Mikrolithographie, darstellt.
Die Erfindung sieht daher insbesondere vor, dass diese Größe mittels
einer pupillenaufgelösten
Streustrahlungsmessung ermittelt wird. Diese Messung wird erfindungsgemäß insbesondere
dadurch getätigt,
dass elektromagnetische Strahlung von einer Strahlungsquelle durch
zwei Masken, einer ersten, so genannten Luv-Maske am optischen System
und einer zweiten, so genannten Lee-Maske am optischen System, geleitet
wird. Wobei hier unter dem Leiten der Strahlung durch die Masken
neben einer reinen Transmission durch eine Maskenschicht hindurch
auch die Reflexion von Strahlung an einer Reflexionsmaske verstanden
werden soll, wie es insbesondere für EUV-Strahlung (extremes Ultraviolett-Licht) üblich ist.
Die Masken weisen jeweils eine örtlich
variierende Transmission auf. Nachfolgend wird erfindungsgemäß die Intensität der durch
die zweite Maske getretene Strahlung mit einem ortsauflösenden Detektor
ermittelt und bei einer erfindungsgemäßen Lösung die dabei ermittelte örtlich verteilte
Intensität
zu einer pupillenaufgelösten
Streustrahlungsmessung ausgewertet.
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Auf
diese Weise kann erfindungsgemäß im Hinblick
auf die Streustrahlungssituation beispielsweise zwischen achsnahen
Streustrahlen und achsfernen Streustrahlen unterschieden werden.
Während
achsnahe Streustrahlen durch eine vielfache Reflektion an Oberflächen des
optischen Systems entstehen, ergeben sich achsferne Streustrahlen
in der Regel durch einzelne Strahlaufweitungen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
und der zugehörigen
Vorrichtung wird nicht nur eine pupillenaufgelöste Streustrahlungsmessung
durchgeführt,
sondern es kann nachfolgend auch auf die Qualität des optischen Systems rückgeschlossen
werden. Ferner können
Ursachen für
mangelnde Qualität
angegeben oder es können
entsprechende Gegenmaßnahmen bzw.
Einstellungen, beispielsweise in Form von entsprechend angepassten
Produktionsmasken, eingeleitet werden.
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Bevorzugt
erfolgt die erfindungsgemäße Messung
der Intensität
der durch die zweite Maske getretenen Strahlung in mehreren Gebieten
mit örtlich
variierender Transmission, welche im Fernfeld bzw. in der Bildebene
die gleiche Pupille ausleuchten. Der Vorteil liegt dabei in einer
deutlich höheren Intensität auf dem
zugehörigen
ortsauflösenden
Detektor, beispielsweise einem CCD-Chip, und damit einhergehend
einer höheren
Messgenauigkeit sowie einer geringeren Anfälligkeit gegenüber lokalen
Maskenfehlern. Ferner ist bevorzugt zwischen der Strahlungsquelle
und der ersten Maske eine Streuscheibe angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist es
auch vorgesehen, dass während
der Messung der durch die zweite Maske getretenen Strahlung mit
einem ortsauflösenden
Detektor die zweite Maske relativ zur ersten Maske bewegt wird.
Mit einem derartigen Relativversatz zwischen der ersten und der
zweiten Maske während
der Messung ergibt sich eine wellenförmige Streustrahlungsintensitätskurve,
von der für
die unterschiedlichen Orte der Pupille entsprechend das Minimum
ermittelt werden und auf diese Weise eine pupillenaufgelöste Streustrahlungsmessung
bereitgestellt werden kann.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
ist zumindest eine Maske mit einer Mehrzahl periodisch angeordneter
Bereiche variierender Transmission gestaltet. Die dabei insbesondere
als Öffnungen
gestalteten Gebiete bzw. Bereiche mit örtlich variierender Transmission
innerhalb der Maske stellen einen hohen Transmissionsunterschied
bereit und ermöglichen damit
große
Messbereiche mit entsprechend hoher Messgenauigkeit. Die Mehrzahl Öffnungen
ermöglicht
eine weit verteilte Messung, um eine möglichst weitreichende pupillenaufgelöste Streustrahlungsmessung
zu erhalten. Die Periodizität
der Öffnungen lässt Vergleiche
bzw. Rückschlüsse zwischen
den Messungen an den einzelnen Öffnungen
zu, sodass wiederum eine höhere
Genauigkeit erzielt und die Messungen gegenüber lokalen Maskenfehlern weniger
anfällig
sind.
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Bevorzugt
ist ferner die zweite Maske mit einer zur ersten Maske inversen
Transmissionsstruktur gestaltet. Eine derartige Maskenkombination
ermöglicht
eine besonders einfache Streustrahlungsmessung, denn die Information über die
Streustrahlung kann allein durch Abdeckung des Bildes der ersten Maske
durch das Bild der zweiten Maske erhalten werden. Ferner ist eine
Kalibrierung der Messung über
ein Dunkelbild möglich.
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Im
Hinblick auf das erfindungsgemäße Bewegen
der zweiten Maske relativ zur ersten Maske, um dadurch das Minimum
der Streustrahlungsintensität
besonders präzise
zu ermitteln, ist es vorteilhaft die Relativbewegung in einer ersten
Richtung und einer zweiten Richtung auszuführen, welche zur ersten Richtung
im Wesentlichen senkrecht ist. Dabei wird besonders bevorzugt die
zweite Maske bewegt, da deren Bewegung im Hinblick auf den derzeitigen Stand
der Technik bei einer Wafer-Stage einfacher möglich ist. Mit dem erfindungsgemäß genutzten ortsauflösenden Detektor
wird dabei eine zweidimensionale Intensitäts-Information gemessen und
entsprechend auf die Streustrahlungssituation am untersuchten optischen
System rückgeschlossen.
Die Relativbewegung der beiden Masken erfolgt besonders bevorzugt ähnlich wie
das Phasenschieben für
einen Wellenfront-Sensor,
wie er bei bekannten Wafer-Stages vorhanden sein kann. Mit einem
derartigen Wellenfront-Sensor wird die Wellenfront in der Messebene
aus einer großen
Anzahl von Teilstrahlen rekonstruiert. Erfindungsgemäß kann ein
derartiger Sensor für
die Streustrahlungsmessung genutzt werden, indem mit dem ortsauflösenden Detektor
des Wellenfront-Sensors auch eine Streustrahlungsinformation extrahiert
wird.
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Die
Streustrahlungsinformation und insbesondere das pupillenaufgelöste Streustrahlungsmessergebnis
wird erhalten, indem, wie oben erläutert insbesondere die grundsätzlich inversen
Masken derart in Deckung gebracht werden, dass eine direkte Durchleuchtung
nicht mehr erfolgt und lediglich Streustrahlung durch die zweite
Maske hindurch treten kann. Mittels einer Bewegung der Masken relativ zu
einander ähnlich
dem Phasenschieben vorhandener Wellenfront-Sensoren kann das Minimum
der Streustrahlungsintensität
auch pupillenaufgelöst,
d.h. zugeordnet zu den einzelnen Positionen innerhalb der Pupille
bzw. einem bestimmten Winkel auf einem zugehörigen Wafer, ermittelt werden.
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Besonders
bevorzugt wird dabei mindestens eine Maske verwendet, welche eine
periodische Struktur örtlich
variierender Transmission aufweist, und beim Bewegen der zweiten
Maske relativ zur ersten Maske erfolgt dieses Bewegen über mehrere
Perioden der genannten Struktur hinweg. Die derartige Vorgehensweise
führt zu
einer besonders präzisen und
von lokalen Maskenfehlern weitgehend unabhängigen Messung.
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Bevorzugt
wird erfindungsgemäß ferner
eine Vorgehensweise, bei der sowohl die erste Maske als auch die
zweite Maske eine periodische Struktur örtlich variierender Transmission
und beide periodischen Strukturen die gleiche Periode aufweisen.
Mit derartigen Masken sollte im Hinblick auf die gemessene Streustrahlungsintensität ein sinusförmiges Signal
erhalten werden, von dem Abweichungen besonders einfach erkannt
werden können.
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Ferner
ist es erfindungsgemäß bevorzugt, mit
einer ersten und einer zweiten Maske zu arbeiten, welche ebenfalls
beide eine periodische Struktur örtlich
variierender Transmission aufweisen, wobei beide periodischen Strukturen
aber unterschiedliche Tastverhältnisse
haben. Derartige Masken führen
zu einem verzerrten Sinussignal, wobei die Form des Signalverlaufes
von dem Tastverhältnissen
der beiden Masken abhängig
ist. Mittels unterschiedlicher Tastverhältnisse kann dann entsprechend
auf die Qualität des
optischen Systems pupillenaufgelöst
rückgeschlossen
werden.
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Besonders
bevorzugt weisen die erste und die zweite Maske beide eine periodische
Struktur örtlich
variierender Transmission auf und das Tastverhältnis von mindestens einer
der beiden Masken ist größer eins
gewählt.
Dies bedeutet, dass diese Maske größere dunkle Bereiche als transparente
Bereiche aufweist. Es kann auf diese Weise sichergestellt werden,
dass unabhängig
von kleineren Abweichungen in der relativen Position der beiden
Masken zueinander im abgedeckten Zustand nur Streustrahlung zum
gemessenen Signal beiträgt.
Welche der beiden Masken dabei ein größeres Tastverhältnis besitzt,
spielt hinsichtlich der erzielten Messergebnisse grundsätzlich keine
Rolle.
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Bei
einer weiteren Lösung
der erfindungsgemäßen Aufgabe
ist an der oben bereits in den Grundzügen erläuterten Vorrichtung ein ortsauflösender Detektor
zum Messen der Intensität
der durch die zweite Maske getretenen Strahlung vorgesehen, dessen
Messebene in Strahlungsrichtung hinter der Bildebene bzw. Fokussierebene
des optischen Systems angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist bei
der derartigen Vorrichtung die zweite Maske in der Bildebene des
optischen Systems angeordnet. Mit dem derart angeordneten Detektor
kann die Winkelausrichtung von Streustrahlung ermittelt werden,
welche durch die zweite Maske an den einzelnen Bereichen örtlich variierender
Transmission durchtritt und es kann auf diese Weise eine pupillenaufgelöste Streustrahlungsmessung
dargestellt werden.
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Wie
oben bereits erwähnt,
ist es erfindungsgemäß besonders
bevorzugt, für
eine Streustrahlungsmessung an einer Wafer-Stage eine grundsätzlich bekannte
Vorrichtung zur Wellenfronterfassung an der zugehörigen Belichtungsanlage
zu verwenden. Bekannte Vorrichtungen zur Wellenfronterfassung weisen
insbesondere Einrichtungen zum Anordnen der erfindungsgemäß verwendeten
ersten Maske und der erfindungsgemäß verwendeten zweiten Maske
sowie einen ortsauflösenden
Detektor auf, der erfindungsgemäß für die eigentliche
Streustrahlungsmessung genutzt wird. Ferner ermöglichen bekannte Vorrichtungen
zur Wellenfronterfassung eine Relativbewegung von zwei Masken zueinander.
Erfindungsgemäß wird mit
einem derartigen vorhandenen Wellenfront-Sensor eine Streustrahlungsinformation
extrahiert, was insbesondere bei Verwendung von EUV-Strahlung (Extreme
Ultraviolett-Strahlung) von entscheidender Bedeutung sein kann,
da es dort einen großen
Unterschied machen kann, ob man einen oder zwei ortsauflösende Detektoren
auf einer Wafer-Stage unterbringen muss. Als Vorrichtung zur Wellenfronterfassung
sind erfindungsgemäß insbesondere
Interferometer bevorzugt, wobei grundsätzlich verschiedene Typen von
Interferometern bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise genutzt
werden können.
Solche Interferometer umfassen ein PDI (Point Diffraction Interferometer),
ein LDI (Line Diffraction Interferometer), ein LSI (Lateral Shearing
Interferometer), ein SLSI (Slit-type
Lateral Shearing Interferometer), ein CGLSI (Cross-grating Lateral Shearing
Interferometer) und ein DLSI (Double-grating Lateral Shearing Interferometer).
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Die
dabei mit dem Interferometer erfindungsgemäß erreichte Streustrahlungsmessung
erfolgt besonders bevorzugt pupillenaufgelöst, wodurch, wie oben erläutert, insbesondere
zwischen der Streustrahlung achsnaher Strahlen und der Streustrahlung achsferner
Strahlen unterschieden werden kann. Es werden darüber hinaus
bevorzugt eine oder mehrere Masken mit einer Mehrzahl periodisch
angeordneter Gebiete variierender Transmission, insbesondere Öffnungen
benutzt, welche bevorzugt eine inverse Transmissionsstruktur aufweisen.
Zur verbesserten Ermittlung des Minimums der gemessenen Streustrahlungsintensität wird bevorzugt
eine Relativbewegung der beiden Masken durchgeführt, wobei diese Bewegung vorteilhaft
in zwei Richtungen durchgeführt
wird. Besonders vorteilhaft sind Masken mit einer periodischen Struktur,
wobei die Strukturen bevorzugt gleiche Periode und/oder unterschiedliche Tastverhältnisse
aufweisen, sodass sich streng sinusförmige oder verzerrt sinusförmige Signale
der Streustrahlungsintensität
ergeben. Schließlich
werden, wie oben bereits erwähnt,
bevorzugt Masken verwendet, bei denen das Tastverhältnis von
mindestens einer der Masken größer eins
beträgt.
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Der
ortsauflösende
Detektor der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorteilhaft ferner mit einem punkt- oder zeilenförmig messenden
Sensor und einer Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Sensors in
mindestens einer Richtung gestaltet.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verfahren
und Vorrichtungen zur Streustrahlungsmessung an einem optischen
System anhand der beigefügten
schematischen Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 eine
Darstellung des prinzipiellen Aufbaus einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Streustrahlungsmessung an einem
optischen System, vorliegend einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie,
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2 jeweils
die Draufsicht auf drei unterschiedliche Ausführungsformen von Masken einer Vorrichtung
gemäß 1,
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3 eine
Darstellung eines Signalverlaufs der Intensitätsmessung an einer Vorrichtung
gemäß 1 mit
einem zugehörigen
ersten Ausführungsbeispiel
von Masken,
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4 eine
Darstellung eines Signalverlaufs der Intensitätsmessung an einer Vorrichtung
gemäß 1 mit
einem zugehörigen
zweiten Ausführungsbeispiel
von Masken,
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5 eine
stark schematische Darstellung von zwei Signalverläufen der
Intensitätsmessung
an einer Vorrichtung gemäß 1 mit
zwei zugehörigen Ausführungsbeispielen
von Masken,
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6 eine
stark schematisierte Darstellung von zwei Signalverläufen der
Intensitätsmessung
an einer Vorrichtung gemäß 1 mit
zwei zugehörigen Ausführungsbeispielen
von Masken,
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7 einen
Teil der Darstellung gemäß 1 mit
der Veranschaulichung einer ersten möglichen Art von Streustrahlung
und
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8 einen
Teil der Darstellung gemäß 1 mit
der Veranschaulichung einer zweiten möglichen Art von Streustrahlung.
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In 1 ist
eine Belichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie veranschaulicht,
welche ein optisches System 12 in Gestalt einer Projektionsoptik aufweist.
An dem optischen System 12 ist eine Vorrichtung 14 zur
Messung von Streustrahlung vorgesehen, welche in dem optischen System 12 entsteht, wenn
dieses mittels einer Strahlungsquelle 16 in Gestalt einer
Leuchte für
elektromagnetische Strahlung, insbesondere im Ultraviolett-Wellenlängenbereich.
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Die
Vorrichtung 14 umfasst eine Streulichtscheibe 18,
welche in Strahlungsrichtung hinter der Strahlungsquelle 16 vor
einem Reticle 20 und einer ersten Maske 22 angeordnet
ist. Die erste Maske 22 weist Gebiete mit örtlich variierender
Transmission auf und befindet sich in Strahlungsrichtung vor dem optischen
System 12, so dass die Strahlung von der Strahlungsquelle 16 teilweise
an der ersten Maske 22 abgehalten bzw. abgeschattet wird
und nur ein Teil der Strahlung in das optische System 12 ein
und durch dieses hindurchtritt. Die Strahlung wird von dem optischen
System 12 auf eine Bildebene projiziert, in der sich während der
eigentlichen Nutzung der Belichtungsanlage 10 ein Wafer
befindet. Für
den hier behandelten Fall einer Streustrahlungsmessung an der Belichtungsanlage 10,
ist in der Bildebene, also in Strahlungsrichtung hinter dem optischen
System 12, eine zweite Maske 24 angeordnet und
hinter dieser Maske noch ein ortsauflösender Detektor 26 in Gestalt
eines photoelektrischen Detektors, wie etwa eines CCD-Detektors.
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Die
Masken 22 und 24 sowie der Detektor 26 sind
dabei derart aufeinander angepasst, dass mit ihnen eine pupillenaufgelöste Streustrahlungsmessung
erfolgen kann. Für
diese Art der Streustrahlungsmessung ist insbesondere eine besonders
angepasste Auswerteeinrichtung 28 an den Detektor 26 angeschlossen
und es ist ferner eine Bewegungseinrichtung 30 vorgesehen,
mittels der die zweite Maske 24 relativ zur ersten Maske 22 und
relativ zum optischen System 12 in der Bildebene in einer
ersten Richtung und insbesondere auch in einer zweiten Richtung
senkrecht zur ersten Richtung bewegt werden kann.
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Die
erste Maske 22 und die zweite Maske 24 sowie die
Bewegungseinrichtung 30 sind Teil einer an der Belichtungsanlage 10 vorgesehenen
Vorrichtung zur Wellenfronterfassung, wobei die Auswerteeinrichtung 28 dazu
angepasst ist, aus dem Signal des Detektors 26 eine Streustrahlungsinformation
zu extrahieren. Dies ist besonders vorteilhaft, weil für eine derartige
Streustrahlungsmessung kein eigener Sensor vorgesehen werden muss.
Besonders bei Belichtungsanlagen mit EUV-Belichtung kann es von
großer
Bedeutung sein, ob ein oder zwei Sensoren auf der Wafer-Stage untergebracht
werden müssen.
Als Vorrichtung zur Wellenfronterfassung kommen insbesondere Interferometer
zum Einsatz, welche zwei Masken bzw. Gitter aufweisen, welche vorliegend
die erste Maske 22 und die zweite Maske 24 bilden
und bei denen ferner die zweite Maske zum so genannten Phasenschieben
bewegt werden kann. Die vorliegende Ausführungsform bildet dann eine
Erweiterung der derartigen Interferometer-Messtechnik hin zu einer
zusätzlichen
Streustrahlungsinformation aus der mit dem Detektor gemessenen zweidimensionalen
Intensitätsinformation.
Die Streustahlungsinformation kann dabei derart aufbereitet und
ausgewertet werden, dass sie pupillenaufgelöst vorliegt, dass also die
ermittelte Streustrahlung zu einer Position innerhalb der Pupille
des optischen Systems 12 bzw. einem bestimmten Winkel auf
dem Wafer zugeordnet werden kann.
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2 zeigt
verschiedene Ausführungsformen
von ersten und zweiten Masken, welche für die erfindungsgemäße Streustrahlungsmessung
zum Einsatz kommen. Eine erste Maske 32 weist ein zentrales
Pad 34 auf, welches eine Abschattung von Strahlung in der
Mitte der Maske 32 erzeugt. Eine zugehörige zweite Maske 36 weist
eine zentrale Öffnung
entsprechend dem Pad 34 auf, so dass es bei einem Übereinanderlegen
der beiden Masken 32 und 36 zu einer Vollabschattung
kommen sollte. Die Vollabschattung kann nur von Streustrahlung bzw.
Streulicht umgangen werden, welches im optischen System 12 entsteht.
Die Intensität
und die Lage dieser Streustrahlung wird erfindungsgemäß ermittelt,
indem die zweite Maske 36 relativ zur ersten Maske 32 bewegt
und dabei das Pad 34 in Deckung mit der zugehörigen Öffnung in
der zweiten Maske 36 gebracht wird. Es entsteht eine sinusförmige Messkurve,
welche den mit dem Detektor 26 ermittelten Intensitätsverlauf
wiedergibt.
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Das
Minimum dieser Messkurve stellt die Intensität von Streustrahlung an dem
gemessen Pad 34 dar. Die Flanken der Messkurve ermöglichen
einen Rückschluss
auf die Art und die Position der Streustrahlung innerhalb der Pupille.
Mit anderen Worten bekommt man ein Minimum der Signalkurve genau
dann, wenn sich das Lufbild der ersten Maske 32 (welche
auch als Reticle-Gitter bezeichnet werden könnte) zentriert relativ zur
zweiten Maske 36 befindet (die auch als Wafer-Gitter bezeichnet
werden könnte).
Die Signalstärke
an diesem Minimum kann ausgewertet werden und man erhält eine
Information über
die Höhe
und aus dem Ort der Messung auch über die Art der Streustrahlung.
Bei Konfigurationen mit einem singulären Pad 34 erhält man ein
Streustrahlungsintegral von a bis Unendlich, wobei a die Hälfte aus
der Differenz der Kantenlänge
des transparenten Bereichs der zweien Maske 36 und der Kantenlänge des
dunklen Bereichs der ersten Maske 32 ist.
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In 2 ist
ferner eine erste Maske 38 sowie eine zugehörige zweite
Maske 40 veranschaulicht, bei denen insgesamt vier Pads 34 jeweils
in den Eckbereichen der im Übrigen
quadratischen Masken vorgesehen sind. Die Pads 34 sind
derart angeordnet, dass sie im Fernfeld auf der Messebene des Detektors 26 die
gleiche Pupille ausleuchten. Der Vorteil liegt dabei in einer deutlich
höheren
Intensität
an dem Detektor 26 und einer damit einhergehenden höheren Genauigkeit
sowie einer geringeren Anfälligkeit gegenüber lokalen
Maskenfehlern.
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Bei
einer weiteren in 2 rechts dargestellten ersten
Maske 42 sind die Gebiete örtlich variierender Transmission
mittels Streifen 44 gestaltet und eine zugehörige zweite
Maske 46 ist mit entsprechend gestalteten Streifen mit
inverser Transmissionsstruktur gestaltet. Die Pads 34 wurden
hier also durch eine periodische Struktur, z.B. ein Liniengitter, ersetzt.
Diese Ausführungsform
liegt einem Wellenfront-Interferometer nahe.
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Besonders
vorteilhaft erfolgt mit diesen Masken 42 und 46 die
Bewegung mittels der Bewegungseinrichtung 30 über mehrere
Phasen der periodischen Struktur, wodurch die Messgenauigkeit weiter verbessert
werden kann. Mit derart periodischen Strukturen erhält man eine
Phasenschiebe-Kurve als Signalverlauf, wobei wiederum das Minimum
dieser Messkurve die Streustrahlungsinformation enthält. Es kommt
bei der erfindungsgemäßen Messung
also weniger auf die Phase des Signals an, wie dies bei Vorrichtungen
zur Wellenfronterfassung der Fall ist, sondern vielmehr auf das
bzw. die Minima der gemessenen Intensitätssignalverläufe.
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3 und 4 zeigen
Signalverläufe 48 und 50 von
erfindungsgemäßen Messungen
während
des Verschiebens einer zweiten Maske 46 relativ zu einer
ersten Maske 42. In dem Fall der 3 handelt
es sich bei den Masken 46 und 42 um Masken mit
identischer Struktur. Man erhält
mit derartigen Masken 42 und 46 ein sinusförmiges Signal. 4 zeigt
den Signalverlauf 50 bei einer Kombination einer ersten
Maske 42 mit einer zweiten Maske 46, bei dem die
Masken gleiche Perioden aber unterschiedliche Tastverhältnisse
aufweisen. Die unterschiedlichen Tastverhältnisse führen zu einem "verzerrten" sinusförmigen Signal.
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In
den 5 und 6 ist jeweils die Intensität von Streustrahlung
(Y-Achse) über
der Reichweite der Streustrahlung (X-Achse) dargestellt. Die Streustrahlung
an einem Ort der Pupille ergibt sich im optischen System 12 längs einem über die
Reichweite abnehmenden Streustrahlungs-Intensitätsverlauf 52. Dazu
ist in den Diagrammen gemäß den 5 und 6 jeweils
stark schematisiert der Signalverlauf der Intensitätsmessung
mit einem Detektor 26 dargestellt. Es ergeben sich je nach
Art der verwendeten Masken 42 und 46 unterschiedliche
Signalverläufe.
Ein erster Signalverlauf 54 ergibt sich für Masken,
die gleiche Perioden und gleiche Tastverhältnisse haben. Ein zweiter
Signalverlauf 56 entsteht für Masken, die gleiche Perioden
und unterschiedliche Tastverhältnisse
haben. Die Signalverläufe
sind wegen der periodischen Strukturen der verwendeten Masken ebenfalls
periodisch, wobei sich die Nullstellen bei Vielfachen der Periode
ergeben. Die Bereiche zwischen den Nullstellen sind trapezförmig und
die Form des Trapezes hängt
von den Tastverhältnissen der
verwendeten Masken ab. Es empfiehlt sich, das Tastverhältnis von
einer der Masken größer eins
zu wählen,
d.h. die Maske weist größere mehr
dunkle Bereiche auf, als transparente. Es kann auf diese Weise sichergestellt
werden, dass unabhängig
von der relativen Position der Masken zueinander nur Streustrahlung
zu einem Signal beiträgt.
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6 zeigt
stark schematisierte Signalverläufe 58 und 60,
bei denen die erste Maske 42 jeweils mit einem anderen
Tastverhältnis
gestaltet worden ist, als jene von 5. Es zeigt
sich, dass der Streustrahlungs-Intensitätsverlauf 52 entsprechend
an längeren
Minima-Bereichen der Intensitätsverläufe 58 bzw. 60 zu
auswertbaren Messergebnissen führt.
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Die 5 und 6 veranschaulichen
ferner, wie mit den einzelnen Minima-Messungen an den Signalverläufen 54 bis 60 eine "Entfaltung" der Streustrahlungsintegrale
möglich
ist, so dass aus diesen eine Reichweiten-aufgelöste Information über die
Streustrahlung bzw. das Streulicht extrahiert werden kann. Die gemessenen
Intensitäten
an den einzelnen Minima der Signalverläufe 54 bis 60 können nämlich in
Vergleich zu einem grundsätzlich
erwarteten Streustrahlungs-Intensitätsverlauf (beispielsweise dem
Streustrahlungs-Intensitätsverlauf 52)
gesetzt werden und es kann dann aus einer ermittelten Abweichung
entsprechend auf die reell vorliegende Streustrahlungssituation
am optischen System 12 rückgeschlossen werden.
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Durch
den starken Abfall des Streustrahlungs-Intensitätsverlaufs 52 zu höheren Reichweiten der
Streustrahlung kann die Periodizität des detektierten Bereichs
nur eine untergeordnete Rolle spielen, d.h. die Signalstärke wird
durch Reichweiten der Streustrahlung von kleiner einer Periode dominiert. Zur
Vermeidung derartiger Probleme wird erfindungsgemäß insbesondere
bei einer Streustrahlungsmessung eine Verschiebung verschiedener Kombinationen
von Masken 42 und 46 relativ zueinander durchgeführt. Diese
Verschiebung kann sequentiell erfolgen, oder aber die verschiedenen
Masken sind nebeneinander bzw. parallel angeordnet, so dass man
an verschiedenen Pupillen (so genannte Rois) Signale von verschiedenen
Maskenkombinationen erhalten würde. 5 veranschaulicht
dabei stark schematisiert zwei Signalverläufe 54 und 56, wobei
bei dem Signalverlauf 54 die Masken 42 und 46 gleiche
Perioden und gleiche Tastverhältnisse aufweisen
sowie bei dem Signalverlauf 56 die Masken 42 und 46 gleiche
Perioden und unterschiedliche Tastverhältnisse haben. 6 zeigt
stark schematisiert zwei Signalverläufe 58 und 60,
bei denen die Maske 42 jeweils im Vergleich zur 5 eine
veränderte
Periode und ein verändertes
Tastverhältnis
aufweist.
-
Bei
der Auswertung der während
der Verschiebung ermittelten Signalverläufe 54 bis 60 wird für die einzelnen örtlichen
Bereiche des Detektors 26 und insbesondere für jedes
seiner Pixel separat ein Signal-Minimum ermittelt. Dieses Signal-Minimum ergibt
dann ein pupillenaufgelöstes
Streustrahlungsmessergebnis, welches gegebenenfalls über ein Dunkelbild
kalibrierbar ist. Ferner kann über
eine Integration der Streustrahlungsinformation die Intensität über die
gesamte Pupille ermittelt werden, wobei je nach Bedarf auch eine
Gewichtung einzelner Pupillenbereiche möglich ist.
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In
den 7 und 8 wird die erfindungsgemäß mögliche Unterscheidung
zwischen verschiedenen Arten von Streustrahlung am optischen System 12 veranschaulicht. 7 zeigt
die Situation mit einer Streustrahlung 62, welche bezogen
auf die Achse des optischen Systems 12 nur für sehr achsnahe
Strahlen durch Vielfachreflexion entsteht. Diese achsnahe Streustrahlung 62 gelangt
an der Maske 46 durch ein transparentes Gebiet, welches
vorliegend mehr als eine Periode von dem die eigentliche Strahlung
abschattenden Gebiet entfernt ist. Bei der Situation gemäß 8 entsteht
Streustrahlung 64 am Rande der Pupille durch eine Auffächerung.
Diese führt
dazu, dass die achsferne Streustrahlung 64 durch jene transparenten
Gebiete tritt, welche direkt benachbart zu dem die eigentliche Strahlung
abschattenden Gebiet sind. Die damit erzielte Unterscheidung verschiedener
Arten von Streustrahlung 62 bzw. 64 war mit bisher
bekannten Methoden nicht möglich.
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- 10
- Belichtungsanlage
- 12
- optisches
System
- 14
- Vorrichtung
zur Streustrahlungsmessung
- 16
- Strahlungsquelle
- 18
- Streuscheibe
- 20
- Reticle
- 22
- erste
Maske
- 24
- zweite
Maske
- 26
- Detektor
- 28
- Auswerteeinrichtung
- 30
- Bewegungseinrichtung
- 32
- erste
Maske
- 34
- Pad
- 36
- zweite
Maske
- 38
- erste
Maske
- 40
- zweite
Maske
- 42
- erste
Maske
- 44
- Streifen
- 46
- zweite
Maske
- 48
- Signalverlauf
mit gleichen Perioden und gleichen Tastverhältnissen
- 50
- Signalverlauf
mit gleichen Perioden und unterschiedlichen Tastverhältnissen
- 52
- Streustrahlungs-Intensitätsverlauf
- 54
- stark
schematisierter Signalverlauf mit gleichen Perioden und gleichen
Tastverhältnissen
- 56
- stark
schematisierter Signalverlauf mit gleichen Perioden und unterschiedlichen
Tastverhältnissen
- 58
- stark
schematisierter Signalverlauf mit veränderter Periode an der ersten
Maske
- 60
- stark
schematisierter Signalverlauf mit veränderter Periode an der ersten
Maske
- 62
- achsnahe
Streustrahlung
- 64
- achsferne
Streustrahlung