DE102008004762A1 - Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Messeinrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) für die Mikrolithographie wird bereitgestellt. Diese umfasst: eine Maskenhalteeinrichtung (14) zum Halten einer Maske (18) mit darauf angeordneten Maskenstrukturen (20), wobei die Maskenhalteeinrichtung (14) gegenüber einem Referenzelement (16) der Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) verschiebbar gelagert ist, eine Substrathalteeinrichtung (36) zum Halten eines Substrats (30), eine Projektionsoptik (26) zum Abbilden der Maskenstrukturen (20) auf das Substrat (30) während eines Belichtungsvorganges sowie eine Messeinrichtung (40) zum Überwachen der lateralen Abbildungsstabilität der Projektionsoptik während des Belichtungsvorganges. Die Messeinrichtung (40) umfasst: eine Messstruktur (48), welche an dem Referenzelement (16) ortsfest angeordnet ist, einen Detektor (52; 52a; 52b) mit einer Erfassungsfläche (51) zum Erfassen eines durch Abbildung mittels der Projektionsoptik (26) auf dem Detektor (52; 52a; 52b) erzeugten Bildes der Messstruktur (40), wobei die Messstruktur (48) und der Detektor (52; 52a; 52b) derart angeordnet sind, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) die Abbildung der Maskenstrukturen (20) auf das Substrat (30) und die Abbildung der Messstruktur (48) auf den Detektor (52; 52a; 52b), jeweils mittels der Projektionsoptik (26) gleichzeitig erfolgen und die Messeinrichtung weiterhin eine Auswerteeinrichtung umfasst, welche dazu konfiguriert ist, eine laterale Lage des Bildes ...

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Derartige Projektionsbelichtungsanlagen weisen üblicherweise eine Maskenhalteeinrichtung in Gestalt eines Maskentisches oder einer sogenannten „Retikel-Stage" zum Halten einer Maske bzw. eines sogenannten „Retikels" mit darauf angeordneten Maskenstrukturen auf. Weiterhin umfasst eine derartige Projektionsbelichtungsanlage üblicherweise eine Substrathalteeinrichtung in Gestalt einer sogenannten „Wafer-Stage" zum Halten eines Substrats in Gestalt eines Wafers sowie eine Projektionsoptik zum Abbilden der Maskenstrukturen auf das Substrat.
  • Bei herkömmlichen Projektionsbelichtungsanlagen leidet die Qualität des Bildes oftmals unter einer Verschmierung. Driftet die Bildlage während der Belichtung eines Feldes auf dem Wafer, so wird das latente Bild im Photolack verschmiert. Das wirkt sich auf Überlagerungsfehler bzw. sogenannte „Overlay"-Fehler in den gedruckten Strukturen aus. Diese Verschmierungsprobleme treten in besonderem Ausmaß bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen auf. EUV-Projektionsbelichtungsanlagen belichten Strukturen mit Licht einer Wellenlänge im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich, z. B. bei einer Wellenlänge von 13,5 nm. In der Roadmap der Halbleiterindustrie spielt die optische Lithographie im EUV eine Schlüsselrolle. Als optische Komponenten kommen hierbei lediglich Spiegel in Frage. Bei Spiegeloptiken führt eine Änderung der Spiegelposition und/oder der Spiegelkippstellung in erster Näherung zu einer Verschiebung des Bildes. Die Anforderungen an die mechanische Stabilität der optischen Komponenten sind im Vergleich zu refraktiven Systemen deutlich verschärft.
  • Bei konventionellen Projektionsbelichtungsanlagen wird die Feldlage im Verlauf der Belichtung eines Wafers mehrfach mit geeigneten Justage- bzw. sogenannten „Alignment"-Sensoren kontrolliert und entsprechende Korrekturmaßnahmen eingeleitet. Dazu wird der eigentliche Belichtungsvorgang des Photolacks unterbrochen. Zwischen den Kontrollmessungen vertraut man auf die Kurzzeitstabilität des Projektionssystems. Konventionelle Systeme weisen eine im Vergleich mit EUV-Systemen relativ hohe Kurzzeit-Stabilität auf. Die Stabilitätsanforderungen für die Bildlage bei Fortschreibung des konventionellen Konzepts der Bildlagenkontrolle führt zu einer Anhebung der mechanischen Stabilitätsanforderung in der Bildlage von 1 nm bei konventionellen Systemen auf 0,2 nm bei EUV-Systemen über den Zeitraum von 5 Minuten. Ein Haupffehlerbeitrag bei der Stabilität der Spiegelpositionen ist die thermische Ausdehnung der mechanischen Grundstruktur des Objektivs. Um die geforderten hohen Anforderungen an die Bildstabilität zu erreichen, wird gegenwärtig der Weg beschritten, Materialien mit extrem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten für die Struktur des Projektionsobjektivs zu verwenden. Derartige Materialien sind jedoch extrem kostenintensiv, empfindlich und schwer zu bearbeiten.
  • Zugrundeliegende Aufgabe
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Probleme zu lösen und insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, bei der eine Verschmierung des latenten Bildes im Photolack weitgehend verhindert wird.
  • Erfindungsgemäße Lösung
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie gelöst, welche umfasst: eine Maskenhalteeinrichtung zum Halten einer Maske mit darauf angeordneten Maskenstrukturen, wobei die Maskenhalteeinrichtung gegenüber einem Referenzelement der Projektionsbelichtungsanlage verschiebbar gelagert ist, eine Substrathalteeinrichtung zum Halten eines Substrats, eine Projektionsoptik zum Abbilden der Maskenstrukturen auf das Substrat während eines Belichtungsvorganges, sowie eine Messeinrichtung zum Überwachen der lateralen Abbildungsstabilität der Projektionsoptik während des Belichtungsvorganges. Die Messeinrichtung umfasst: eine Messstruktur, welche an dem Referenzelement ortsfest angeordnet ist, sowie einen Detektor mit einer Erfassungsfläche zum Erfassen eines durch Abbildung mittels der Projektionsoptik auf dem Detektor erzeugten Bildes der Messstruktur, wobei die Messstruktur und der Detektor derart angeordnet sind, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage die Abbildung der Maskenstrukturen auf das Substrat und die Abbildung der Messstruktur auf den Detektor, jeweils mittels der Projektionsoptik, gleichzeitig erfolgen. Die Messeinrichtung umfasst weiterhin eine Auswerteeinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, eine laterale Lage des Bildes der Messstruktur auf der Erfassungsfläche des Detektors während des Belichtungsvorganges zu ermitteln.
  • Die vorgenannte Aufgabe ist weiterhin gelöst mit einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit: einer Projektionsoptik zum Abbilden einer Maske auf ein Substrat während eines Belichtungsvorganges, einer in Bezug auf die Projektionsoptik ortsfest angeordneten Messstruktur, einem Detektor zum Erfassen eines durch Abbildung mittels der Projektionsoptik erzeugten Bildes der Messstruktur, sowie einer Auswerteeinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, eine laterale Lage des Bildes der Messstruktur während des Belichtungsvorganges zu ermitteln. Ortsfeste Anordnung der Messstruktur in Bezug auf die Projektionsoptik bedeutet in diesem Zusammenhang nicht unbedingt eine absolut starre Anordnung der Elemente zueinander, sondern vielmehr dass die Messstruktur bezüglich der Projektionsoptik nicht aktiv beweglich ist. Die Messstruktur kann hingegen durchaus von der Projektionsoptik durch eine Vibrationsisolation getrennt sein.
  • Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Überwachen der lateralen Abbildungsstabilität einer Projektionsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: Halten einer Maske mit darauf angeordneten Maskenstrukturen mittels einer Maskenhalteeinrichtung, welche gegenüber einem Referenzelement der Projektionsbelichtungsanlage verschiebbar gelagert ist, wobei an dem Referenzelement eine Messstruktur ortsfest angeordnet ist, Abbilden der Maskenstrukturen auf ein Substrat in einem Belichtungsvorgang, sowie Abbilden der Messstruktur auf eine Erfassungsfläche eines Detektors, wobei das Abbilden der Maskenstrukturen und das Abbilden der Messstruktur, jeweils mittels einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage, gleichzeitig erfolgt, Erfassen des Bildes der Messstruktur mittels des Detektors sowie Ermitteln einer lateralen Lage des Bildes der Messstruktur in der Erfassungsfläche des Detektors während des Belichtungsvorganges.
  • Die erfindungsgemäß bereitgestellte Messeinrichtung ist darauf ausgelegt, die laterale Lage des Bildes der Messstruktur auf der Erfassungsfläche des Detektors, welche vorteilhafterweise eine ebene Fläche ist, während des Belichtungsvorganges zu ermitteln. Unter der lateralen Lage wird die Position des Bildes quer zur Ausbreitungsrichtung der das Bild auf der Erfassungsfläche des Detektors erzeugenden Strahlung verstanden. Insbesondere ist die laterale Lage die Position des Bildes in der Ebene, in der sich die Erfassungsfläche erstreckt. Trifft der die Messstruktur abbildende optische Strahl nach Durchtritt durch die Projektionsoptik direkt, d. h. ohne Ablenkung auf die Erfassungsfläche, so ist die laterale Lage des Bildes der Messstruktur die Position des Bildes in einer Ebene quer zur optischen Achse der Projektionsoptik.
  • Das Referenzelement, an dem die Messstruktur angeordnet ist, kann z. B. ein Referenzrahmen eines Maskentisches bzw. einer sogenannten „Retikel-Stage" sein. Die Maskenhalteeinrichtung ist gegenüber einem derartigen Referenzrahmen verschiebbar gelagert. Dies gilt sowohl für den Fall, in dem die Projektionsbelichtungsanlage als sogenannter „Stepper" ausgebildet ist als auch in dem Fall, in dem die Projektionsbelichtungsanlage als sogenannter „Scanner" ausgeführt ist. Bei Ausführung als „Stepper" wird vor der Belichtung eines Feldes die Maskenhalteeinrichtung gegenüber dem Referenzrahmen zur optimalen Ausrichtung der Maske bei der Belichtung verschoben. Bei einem „Scanner" erfolgt zusätzlich bei der Belichtung des jeweiligen Feldes eine Verschiebung der Maskenhalteeinrichtung gegenüber dem Referenzrahmen und damit gegenüber der Projektionsoptik.
  • Wie bereits aufgeführt, ist erfindungsgemäß ein Detektor zum Erfassen eines durch die Abbildung mittels der Projektionsoptik auf dem Detektor erzeugten Bildes der Messstruktur vorgesehen. Vorteilhafterweise ist dieser Detektor unabhängig vom Substrat-Typ. Damit funktioniert der Detektor auch dann, wenn in die Substrathalteeinrichtung kein Substrat, z. B. in Gestalt eines Wafers, eingelegt ist. Der Detektor ist insbesondere als elektrooptischer Detektor ausgeführt, welcher optische Signale in elektrische Signale umwandelt.
  • Der Strahlengang des auf dem Detektor erzeugten Bildes der Messstruktur weist vorteilhafterweise eine eindeutig herstellbare Korrelation zum Strahlengang der auf dem Substrat abgebildeten Maskenstrukturen auf und ist für die mechanische Bewegung der Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage repräsentativ. Damit kann die laterale Lage des auf dem Substrat erzeugten Bildes der Maskenstrukturen mit hoher Genauigkeit aus der lateralen Lage des Bildes der Messstruktur erschlossen werden. Dazu ist ggf. die Bewegung der Substrathalteeinrichtung während des Belichtungsvorganges relativ zum Detektor zu berücksichtigen. Wie bereits vorstehend aufgeführt, sind erfindungsgemäß die Messstrukturen des Detektors derart angeordnet, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage die Abbildung der Maskenstrukturen auf das Substrat und die Abbildung der Messstruktur auf den Detektor, jeweils mittels der Projektionsoptik, gleichzeitig erfolgen. Dabei ist vorteilhafterweise die Abbildung der Maskenstrukturen auf das Substrat unbeeinflusst von der Abbildung der Messstrukturen auf den Detektor. Dadurch, dass die jeweilige Abbildung der Maskenstrukturen sowie der Messstruktur gleichzeitig erfolgen, ist es möglich, während der Abbildung der Maskenstrukturen die laterale Lage der Abbildung zu korrigieren. Vorteilhafterweise ist die Projektionsbelichtungsanlage dazu eingerichtet, mittels der von der Auswerteeinrichtung ermittelten lateralen Lage des Bildes der Messstruktur die Position der lateralen Lage des Bildes während des Belichtungsvorgangs zu korrigieren.
  • Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Erkenntnis, dass die bei herkömmlichen Projektionsbelichtungsanlagen beobachtete Verschmierung des latenten Bildes im Photolack zu einem wesentlichen Teil durch einen Drift in der Bildlage während der Belichtung eines Feldes auf dem Substrat hervorgerufen wird. Durch das erfindungsgemäße Bereitstellen einer Messstruktur und eines zugehörigen Detektors, das derartige Anordnen derselben, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage die jeweilige Abbildung der Maskenstrukturen und der Messstruktur gleichzeitig erfolgt, sowie das Ermitteln der lateralen Lage des Bildes wird es möglich, eine Korrektur des Abbildungsverhaltens während des Vorgangs der Abbildung der Maskenstrukturen vorzunehmen.
  • In einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, die laterale Lage des auf der Erfassungsfläche des Detektors erzeugten Bildes der Messstruktur während des Belichtungsvorganges in Echtzeit zu ermitteln. Damit ermittelt die Auswerteeinrichtung die laterale Lage des Bildes der Messstruktur zu demjenigen Zeitpunkt, an dem die Messstruktur erzeugt wird. Dadurch ist eine sofortige Korrektur des Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage möglich, wodurch eine Bildverschmierung besonders wirksam verhindert werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, aus der in Echtzeit ermittelten lateralen Lage des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor eine im zeitlichen Verlauf eintretende Veränderung der lateralen Lage des Bildes zu erkennen und die Projektionsbelichtungsanlage weist weiterhin eine Stelleinrichtung auf, die dazu konfiguriert ist, mindestens ein Element der Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere die Maskenhalteeinrichtung, die Substrathalteeinrichtung und/oder ein optisches Element der Projektionsoptik, in seiner Position zur Korrektur der lateralen Lage des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor zu verändern. Die Stelleinrichtung kann konzertiert auf mehrere Elemente der Projektionsoptik wirken. In dem Fall, in dem die Projektionsbelichtungsanlage als sogenannter „Scanner” ausgebildet ist, kann die Korrektur der Position der Maskenhalteeinrichtung bzw. der Substrathalteeinrichtung eine Korrektur des während der Abbildung eines Feldes von der Maskenhalteeinrichtung bzw. der Substrathalteeinrichtung durchgeführten Bewegungsablaufs beinhalten. Die laterale Lage des Bildes der Messstruktur kann auch durch ein Verändern der Position bzw. der Stellung eines optischen Elements der Projektionsoptik, wie etwa eines einzelnen Spiegels in der Projektionsoptik oder durch koordinierte Bewegung mehrerer Spiegel, korrigiert werden. Ziel der Korrekturmassnahmen der Stelleinrichtung ist es, die laterale Lage des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor während des Belichtungsvorganges konstant zu halten und damit eine Abweichung der lateralen Lage des Bildes der Maskenstrukturen auf dem Substrat von seiner lateralen Solllage während des Belichtungsvorganges zu verhindern.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Projektionsbelichtungsanlage dazu konfiguriert, die Maskenstrukturen mit Licht im EUV- und/oder höherfrequenten Wellenlängenbereich auf das Substrat abzubilden. Das heißt, die Projektionsbelichtungsanlage ist als EUV-Belichtungsanlage ausgelegt, welche mit einer Belichtungswellenlänge im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich, von z. B. 13,5 nm, betrieben wird. Wie bereits eingangs erwähnt, besteht die Projektionsoptik einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage in der Regel ausschließlich aus reflektiven optischen Elementen. Da eine Änderung der Position eines derartigen reflektiven optischen Elements in erster Näherung zu einer Verschiebung des Bildes auf dem Substrat führt, profitiert eine derartige EUV-Projektionsbelichtungsanlage in besonderem Maße von der erfindungsgemäßen Bestimmung der lateralen Bildlage während des Belichtungsvorganges.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, aus dem vom Detektor erfassten Bild der Messstruktur die laterale Lage des auf dem Substrat erzeugten Bildes der Maskenstrukturen zu ermitteln. Unter lateraler Lage des Bildes der Maskenstrukturen wird die Position des Bildes in der Abbildungsebene verstanden. In der Regel befindet sich das Substrat, z. B. in Gestalt eines Wafers, in dieser Abbildungsebene. Die mittels der erfindungsgemäßen Messeinrichtung bestimmte laterale Lage des Bildes der Maskenstrukturen ist in diesem Fall die Lage des Bildes auf der Oberfläche des Substrates. Durch die Ermittlung der lateralen Lage des Bildes der Maskenstrukturen werden genauere Korrekturmassnahmen während der Belichtung möglich, wodurch die Qualität des auf dem Substrat erzeugten Bildes erhöht wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Messstruktur maskenseitig und der Detektor substratseitig bezüglich der Projektionsoptik angeordnet. Alternativ kann die Anordnung auch umgekehrt erfolgen, d. h. die Messstruktur kann in diesem Fall substratseitig und der Detektor maskenseitig angeordnet sein. Vorteilhafterweise sind die Messstrukturen und der Detektor in Ebenen, die zur Maskenebene bzw. zur Substratebene konjugiert sind, angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform können die beiden Elemente in anderen zueinander konjugierten Schärfeebenen angeordnet sein.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Variante, bei der die Messstruktur maskenseitig und der Detektor substratseitig angeordnet ist, ist die Maskenhalteeinrichtung Teil eines Maskentisches und das Referenzelement ist der Referenzrahmen des Maskentisches. Somit bleibt die an dem Referenzelement angeordnete Messstruktur statisch gegenüber der Bewegung der Maske während der Belichtung im Fall eines sogenannten „Scanners". Der Referenzrahmen des Maskentisches ist im Wesentlichen stationär zur Projektionsoptik. Der Referenzrahmen kann dabei fest mit der Projektionsoptik verbunden sein oder auch über eine Vibrationsisolation mit dieser gekoppelt sein. In der Variante, in der die Messstruktur substratseitig und der Detektor maskenseitig angeordnet ist, ist vorteilhafterweise die Substrathalteeinrichtung Teil eines Substrattisches und das Referenzelement ist der Referenzrahmen des Substrattisches.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Substrathalteeinrichtung gegenüber dem Detektor verschiebbar gelagert. Insbesondere weist die Projektionsbelichtungsanlage ein zweites Referenzelement auf, gegenüber dem die Substrathalteeinrichtung verschiebbar gelagert ist. Dies zweite Referenzelement kann in einer Ausführungsform der Referenzrahmen eines Substrattisches bzw. einer sogenannten „Waferstage" sein, welcher auch bzw. welche die Substrathalteeinrichtung umfasst.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist sowohl die Messstruktur als auch der Detektor auf einer Seite der Projektionsoptik angeordnet und ein reflektives Element ist auf der anderen Seite der Projektionsoptik derart angeordnet, dass die von der Messstruktur erzeugte Strahlung nach einem ersten Durchlaufen der Projektionsoptik von dem reflektiven Element in die Projektionsoptik zurückreflektiert wird und nach einem zweiten Durchlaufen der Projektionsoptik auf den Detektor trifft. In dieser Konfiguration kann der substratseitig für die Messeinrichtung erforderliche Bauraum gering gehalten werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Messeinrichtung mindestens einen zweiten Detektor zum Erfassen eines durch Abbildung mittels der Projektionsoptik auf dem zweiten Detektor erzeugten Bildes einer zweiten Messstruktur auf, wobei die Projektionsbelichtungsanlage derart konfiguriert ist, dass die das Bild der zweiten Messstruktur erzeugende elektromagnetische Strahlung einen anderen Strahlengang durch die Projektionsoptik durchläuft als die das Bild der ersten Messstruktur erzeugende elektromagnetische Strahlung. Insbesondere sind die Strahlengänge derart konfiguriert, dass das Bild der ersten Messstruktur und das Bild der zweiten Messstruktur an unterschiedlichen Positionen in Bezug auf das auf dem Substrat abgebildete Feld angeordnet sind. Damit kann das Abbildungsverhalten der Projektionsoptik sowohl hinsichtlich Lateralverschiebung als auch Drehung der abgebildeten Strukturen ermittelt werden. In einer Ausführungsform nach der Erfindung sind sowohl der erste Detektor als auch der zweite Detektor zur Messung des Abbildungsverhaltens der Projektionsoptik hinsichtlich Lateralverschiebung in x- und y-Richtung konfiguriert.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Messstruktur jeweils zwei alternierend angeordnete erste und zweite Strukturelemente auf, wobei die ersten Strukturelemente in ihrer Abbildung auf den Detektor eine höhere Lichtintensität bewirken als die zweiten Strukturelemente. Die ersten Strukturelemente können auch als sogenannte helle Strukturelemente bezeichnet werden. Sie führen auf dem Detektor zu hellen Bereichen im Gegensatz zu den zweiten „dunklen" Strukturelementen, die zu entsprechenden dunklen Bereichen auf dem Detektor führen. Die hellen Strukturelemente können im Vergleich zu den dunklen Strukturelementen z. B. eine höhere Transmissionsfähigkeit bei Ausführung der Messstruktur als Transmissionsmaske oder eine höhere Reflexivität bei Ausführung der Messstruktur als Reflexionsmaske aufweisen. Dadurch, dass die Messstruktur jeweils zwei alternierend angeordnete erste und zweite Strukturelemente der vorgenannten Art aufweist, ist die Messstruktur als „Muster", im Gegensatz zu einer punktförmigen Messstruktur gestaltet. Durch die Gestaltung der Messstruktur als „Muster" kann die Position des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor mit einer im Vergleich zu einer punktförmigen Gestalt der Messstruktur höheren Genauigkeit ermittelt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Messstruktur eine periodische Struktur, insbesondere eine Gitterstruktur, auf. Damit umfasst die Messstruktur periodisch alternierend angeordnete erste und zweite Strukturelemente. Die Ausführung der Messstruktur als periodische Struktur ermöglicht eine besonders genaue Positionsbestimmung des Bildes der Messstruktur auf den Detektor. In weiteren Ausführungsformen nach der Erfindung weist die Messstruktur kombinierte Gitter, Punktemuster, Schachbrettmuster, nichtperiodische Linien und/oder Muster mit unterschiedlichen Linienstärken und Abstandskodierungen auf. Weiterhin kann die Messstruktur bei Ausführung als Gitterstruktur eine räumliche Variation des Gitterabstandes, eine räumliche Variation der Linienbreite und/oder eine Variation der Richtungen der Linien aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform sind in der Messstruktur separate Muster für x- und y-Positionsmessung implementiert oder die Messmuster sind für die beiden Koordinatenrichtungen geschickt kombiniert.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist der Detektor einen ortsauflösenden Flächensensor sowie eine vor dem Flächensensor angeordnete Detektorstruktur, insbesondere in Gestalt eines Detektorgitters auf, und der Detektor ist dazu eingerichtet, das durch Abbildung mittels der Projektionsoptik auf dem Detektor erzeugte Bild dadurch zu erfassen, indem der Detektor ein durch Überlagerung des Bildes der Messstruktur mit der Detektorstruktur erzeugtes Muster erfasst. Durch die Überlagerung der vorteilhafterweise ebenfalls als Gitter ausgeführten Messstruktur mit der Detektorstruktur ist eine besonders genaue Positionsermittlung möglich. Die Messstruktur und die Detektorstruktur können die jeweils mit den vorstehend aufgeführten Strukturen gestaltet sein, sind jedoch vorteilhafterweise entsprechend aufeinander abgestimmt.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Messstruktur ein Messgitter auf und der Detektor weist einen ortsauflösenden Flächensensor sowie ein vor dem Flächensensor angeordnetes Detektorgitter auf, wobei das Detektorgitter derart auf das Messgitter abgestimmt ist, dass eine Relativverschiebung der Gitter zueinander mittels des Moiré-Messverfahrens messbar ist. Das dem Fachmann grundsätzlich bekannte Moiré-Messverfahren nutzt den Moiré-Effekt aus, bei dem langperiodische Helligkeitsmodulationen durch die Überlagerung zweier Liniengitter, deren Gitterkonstanten nur geringfügig voneinander abweichen, erzeugt werden. Durch die Auswertung des erzeugten Musters lässt sich eine Relativverschiebung der beiden Gitter zueinander mit hoher Genauigkeit ermitteln. Die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung führt vorteilhafterweise die Moiré-Auswertung anhand des mittels des ortsauflösenden Flächensensors ermittelten zweidimensionalen Intensitätsmusters durch. Das Detektorgitter ist vorteilhafterweise derart auf das Messgitter abgestimmt, dass sich die Periode des Messgitters in Abbildung auf das Detektorgitter geringfügig von der Periode des Detektorgitters unterscheidet.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst das Detektorgitter n Teilgitter, wobei n mindestens zwei, vorteilhafterweise mindestens vier beträgt, die Perioden der Teilgitter stimmen jeweils mit der Periode des Messgitters überein, und benachbarte Teilgitter sind jeweils um ein n-tel der Periode des Messgitters zueinander periodenversetzt angeordnet. Durch die Verwendung von Teilgittern konstanter Periode lässt sich an n verschiedenen Messpunkten mit unterschiedlicher Phasenverschiebung das jeweilige Signal mit einer relativ großen Detektormessfläche ohne Signalauswaschung erfassen. Im Gegensatz zur Messmethode, bei der das Mess- und das Detektorgitter unterschiedliche Gitterkonstanten aufweisen und damit nur an diskreten Punkten eine bestimmte Phasenverschiebung vorliegt, liegt bei der Verwendung von Teilgittern jeweils für das gesamte Teilgitter die gleiche Phasenverschiebung vor. Damit kann durch die Verwendung der Teilgitter für jeden Messpunkt das Moiré-Muster über eine ausgedehnte Detektorfläche gemessen werden und somit der Kontrast des Messsignals erhöht werden. Die Periode des Moiré-Musters lässt sich dann aus den an den n Messpunkten gemessenen Messsignalen ermitteln. Das Detektorgitter kann lediglich zwei Teilgitter umfassen, wenn Einschränkungen im Fangbereich hingenommen werden. Bei Verwendung von mindestens vier Teilgittern sind diese Einschränkungen nicht notwendig. Sollen zwei Raumrichtungen gemessen werden, so sind vorteilhafterweise zwei Detektorgitter vorgesehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Maske als Reflexionsmaske ausgebildet und die Projektionsbelichtungsanlage ist dazu konfiguriert, die Reflexionsmaske auf das Substrat abzubilden. Insbesondere umfasst die Projektionsbelichtungsanlage die Reflexionsmaske. Durch die Verwendung einer Reflexionsmaske kann eine ebenfalls reflektiv ausgeführte Messstruktur in den Strahlengang der die Maske beleuchtenden Strahlungsquelle derart eingeführt werden, dass die Maskenbeleuchtungsstrahlung auch für die Abbildung der Messstruktur verwendet werden kann, ohne dass auf der Maske ein Bereich für den Durchtritt der zur Abbildung der Messstruktur verwendeten Strahlung freigehalten werden muss. In dem Fall, in dem die Maske als Transmissionsmaske ausgeführt ist, und die Beleuchtungsstrahlung der Maske auch zur Abbildung der Messstruktur verwendet werden soll, muss die für die Abbildung der Messstruktur verwendete Beleuchtungsstrahlung zweckmäßigerweise zuerst durch die Maske treten. Dazu muss ein Bereich auf der Maske zum Durchtritt dieser Strahlung freigehalten werden, was die zur Abbildung der Maskenstrukturen nutzbare Maskenoberfläche verringert. Die Ausführung der Maske als Reflexionsmaske ermöglicht dagegen die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Verlust an nutzbarer Maskenoberfläche.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Projektionsoptik ausschließlich reflektive optische Elemente bzw. Spiegel. Eine Veränderung der Position bzw. Lage jedes einzelnen der reflektiven optischen Elemente führt zu einer Verschiebung der lateralen Position des Bildes sowohl der Messstruktur als auch der Maskenstrukturen. Die erfindungsgemäße Messung der lateralen Bildposition während der Belichtung ermöglicht bei einer derartigen Projektionsoptik eine Verbesserung der Bildqualität in besonderem Masse.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Projektionsbelichtungsanlage als sogenannter „Scanner" konfiguriert. Unter einem „Scanner" versteht der Fachmann eine Projektionsbelichtungsanlage, bei der während der Belichtung eines Feldes sowohl die Maske als auch das Substrat kontinuierlich gegenüber der Projektionsoptik verschoben werden. Derartige Anlagen sind auch als sogenannte „Steg-und Scan"-Belichtungsanlagen bekannt.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionsbelichtungsanlage weiterhin eine Strahlungsquelle zum Beleuchten der Maske mit Beleuchtungsstrahlung auf, wobei sowohl die Maske als auch die Messstruktur mit der gleichen Beleuchtungsstrahlung beleuchtet wird. Diese Beleuchtungsstrahlung weist insbesondere eine Wellenlänge im EUV- oder höherfrequenten Wellenlängenbereich auf.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionsbelichtungsanlage eine erste Strahlungsquelle zum Beleuchten der Maske mit Beleuchtungsstrahlung einer ersten Wellenlänge, insbesondere im EUV-Wellenlängenbereich, sowie eine zweite Strahlungsquelle zum Beleuchten der Messstruktur mit Beleuchtungsstrahlung einer zweiten Wellenlänge auf, wobei die zweite Wellenlänge im Wellenlängenbereich von 120 nm bis 1100 nm liegt, insbesondere 365 nm beträgt. Die erste Wellenlänge unterscheidet sich von der zweiten Wellenlänge. Die Beleuchtungsstrahlung der ersten Wellenlänge weist nicht die zweite Wellenlänge auf, und umgekehrt weist die Beleuchtungsstrahlung der zweiten Wellenlänge nicht die erste Wellenlänge auf. Bei Verwendung von Beleuchtungsstrahlung im UV-Wellenlängenbereich kann die Messstruktur mittels für den UV-Bereich entwickelter Detektoren erfasst werden. Eine Auflösungsverbesserung kann durch eine Verringerung der Luftbildperiode mittels Verringerung des k1-Faktors, z. B. mittels schräger Beleuchtung, bewirkt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionsbelichtungsanlage eine Vakuumkammer auf, in der die Abbildung der Maskenstrukturen mittels der Beleuchtungsstrahlung der ersten Wellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich auf das Substrat erfolgt, und bei der die Messstruktur innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird die von der zweiten Strahlungsquelle erzeugte Beleuchtungsstrahlung mittels eines Lichtleiters in die Vakuumkammer geleitet und trifft dort auf die Messstruktur.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird die Beleuchtungsstrahlung der zweiten Wellenlänge mittels eines Prismas oder Spiegels in den Strahlengang der Projektionsoptik geleitet.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung bewegen sich ein die Maskenhalteeinrichtung, das Referenzelement in Gestalt eines Maskentisch- Referenzrahmens sowie die Messstruktur umfassender Maskentisch, die Projektionsoptik, sowie ein die Substrathalteeinrichtung, einen Substrattisch-Referenzrahmen, sowie den Detektor umfassender Substrattisch während der Belichtung mechanisch frei zueinander. Aus der ermittelten lateralen Lage des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor wird ein Steuersignal für eine Stelleinrichtung ermittelt, die Stelleinrichtung verändert aufgrund des Steuersignals mindestens ein Element der Projektionsbelichtungsanlage während der Belichtungsvorganges derart in seiner Position, dass dadurch die Bewegungen zwischen dem Maskentisch, der Projektionsoptik und dem Substrattisch in Ihrer Wirkung auf die laterale Lage des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor kompensiert werden.
  • Gemäß der Erfindung wird weiterhin eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, insbesondere gemäß einer der vorausgehenden Projektionsbelichtungsanlagen, bereitgestellt mit: einer Maskenhalteeinrichtung zum Halten einer Reflexionsmaske mit darauf angeordneten Maskenstrukturen, einer Projektionsoptik zum Abbilden der Maskenstrukturen auf ein Substrat, einer Strahlungsquelle, welche dazu konfiguriert ist, einen schräg auf die Reflexionsmaske eingestrahlten Beleuchtungsstrahl zu erzeugen, so dass die Ausbreitungsrichtung eines durch Reflexion des Beleuchtungsstrahls an der Reflexionsmaske erzeugten und auf die Projektionsoptik gerichteten reflektierten Strahls gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungsstrahls verkippt ist, sowie einer Abzweigungseinrichtung zum Abzweigen eines Messstrahls aus dem Beleuchtungsstrahl. Die Abzweigungseinrichtung umfasst: eine Ein-/Auskoppeleinrichtung sowie einen eine Messstruktur aufweisenden Messspiegel, wobei die Ein-/Auskoppeleinrichtung und der Messspiegel derart im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls angeordnet sind, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage ein Teilstrahl des Beleuchtungsstrahls von der Ein-/Auskoppeleinrichtung auf die Messstruktur des Messspiegels gelenkt wird, von dort auf die Ein-/Auskoppeleinrichtung zurückreflektiert wird und von dieser als der Messstrahl in den Strahlengang des von der Reflexionsmaske reflektierten Strahls eingekoppelt wird. Vorteilhafterweise weist der eingekoppelte Teilstrahl die gleiche Ausbreitungsrichtung wie der reflektierte Strahl auf. Die Ein-/Auskoppeleinrichtung kann in Gestalt lediglich eines Spiegels ausgeführt sein oder auch zwei einzelne Spiegel, einen zur Auskopplung des Teilstrahls aus dem Beleuchtungsstrahl und einen zur Einkopplung des Messstrahls in den Strahlengang des reflektierten Strahls umfassen.
  • Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer Eigenschaft eines auf einem Substrat erzeugten Bildes, insbesondere gemäß eines der vorgenannten Ausführungsformen des Verfahrens zum Bestimmen der lateralen Lage eines mittels einer Projektionsbelichtungsanlage auf einem Substrat erzeugten Bildes, bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: Halten einer Reflexionsmaske mit darauf angeordneten Maskenstrukturen, Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls mittels einer Strahlungsquelle und schräges Einstrahlen des Beleuchtungsstrahls auf die Reflexionsmaske, so dass durch Reflexion des Beleuchtungsstrahls an der Reflexionsmaske ein reflektierter Strahl erzeugt wird, der gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungsstrahls verkippt ist, sowie Abzweigen eines Messstrahls aus dem Beleuchtungsstrahl durch Anordnen einer Ein-/Auskoppeleinrichtung sowie eines Messspiegels derart im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls, dass ein Teilstrahl des Beleuchtungsstrahls von der Ein-/Auskoppeleinrichtung zurückreflektiert wird und von dieser als der Messstrahl in den Strahlengang des von der Reflexionsmaske reflektierten Strahls eingekoppelt wird. Vorteilhafterweise wird der Teilstrahl von der Ein-/Auskoppeleinrichtung derart in den Strahlengang des von der Reflexionsmaske reflektierten Strahls eingekoppelt, dass der eingekoppelte Teilstrahl die gleiche Ausbreitungsrichtung wie der reflektierte Strahl aufweist.
  • Die erfindungsgemäße Abzweigungseinrichtung ermöglicht es, die Messstruktur auf einen Detektor mit der gleichen Strahlung abzubilden, wie die Maskenstrukturen auf das Substrat. Durch die Verwendung der gleichen Strahlung lässt sich eine besonders genaue Korrelation zwischen der Abbildung der Messstruktur und der Abbildung der Maskenstrukturen herstellen. Die erfindungsgemäße Abzweigungseinrichtung ermöglicht weiterhin das Abzweigen des Messstrahls ohne Beeinträchtigung der Abbildung der Messstrukturen, insbesondere ohne die Notwendigkeit, auf der Maske Bereiche für die Abbildung der Messstruktur vorzuhalten. Die Verwendung der zur Abbildung der Maskenstrukturen genutzten Beleuchtungsstrahlung auch zur Abbildung der Messstruktur ermöglicht die Bestimmung einer Positionsabweichung des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor mit einer vergleichbaren Genauigkeit, mit der auch die Maskenstrukturen auf das Substrat gedruckt werden. Die erfindungsgemäße Abzweigungseinrichtung ermöglicht damit eine besonders genaue Ermittlung der lateralen Lage des auf dem Substrat erzeugten Bildes der Maskenstrukturen, wodurch eine Verschmierung des latenten Bildes der Maskenstrukturen im Photolack weitgehend verhindert wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Projektionsbelichtungsanlage sowie des Verfahrens nach der Erfindung liegt die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls im EUV- und/oder höherfrequenten Wellenlängenbereich.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Abzweigungseinrichtung derart konfiguriert, dass die optische Weglänge für die Strahlung des vom Ein-/Auskoppelspiegel aus dem Beleuchtungsstrahl abgezweigten Teilstrahls bis zum Eintritt als Messstrahl in den Strahlengang des reflektierten Strahls maximal um 0,5 mm von der optischen Weglänge, die die elektromagnetische Strahlung des von der Ein-/Auskoppeleinrichtung nichtabgezweigten Teilstrahls des Beleuchtungsstrahls bis zum Eintritt des Messstrahls in den reflektierten Strahl durchlaufen hat, abweicht. Insbesondere sind die beiden optischen Weglängen identisch. Damit ist die Abbildung der Messstruktur auf den Detektor mit den gleichen Abbildungsfehlern behaftet wie die Abbildung der Maskenstrukturen auf das Substrat. Dies ermöglicht eine besonders genaue Korrelation zwischen der Detektormessung und der lateralen Verschiebung des Bildes der Maskenstrukturen. Vorteilhafterweise ist die Projektionsoptik hinsichtlich der Abbildung der Maskenstrukturen in Bezug auf Abbildungsfehler, insbesondere sphärische Aberrationen, optimiert. Gemäß der vorstehend aufgeführten Ausführungsform ist damit auch die Abbildung der Messstruktur auf den Detektor hinsichtlich auftretender Abbildungsfehler optimiert.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionsbelichtungsanlage eine Messeinrichtung zum Überwachen einer Abbildungseigenschaft der Projektionsoptik auf, wobei die Messeinrichtung umfasst: die Abzweigungseinrichtung, einen Detektor zum Erfassen eines Bildes der Messstruktur, welche von dem Messstrahl auf dem Detektor erzeugt wird, nachdem dieser die Projektionsoptik durchlaufen hat, sowie eine Auswerteeinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, aus dem vom Detektor erfassten Bild der Messstruktur die Abbildungseigenschaft der Projektionsoptik zu ermitteln. Die von der Messeinrichtung bestimmte Abbildungseigenschaft ist insbesondere die vorstehend beschriebene laterale Abbildungseigenschaft.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung sind die Messstruktur und der Detektor derart angeordnet, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage die Abbildung der Maskenstrukturen auf das Substrat und die Abbildung der Messstruktur auf den Detektor, jeweils mittels der Projektionsoptik, gleichzeitig erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, aus dem vom Detektor erfassten Bild der Messstruktur eine Strahlungsintensität zu ermitteln und mittels der ermittelten Strahlungsintensität die Dosis der von der Strahlungsquelle bereitgestellten Strahlung zu steuern. Damit ist es möglich, die Abzweigungseinrichtung im Bereich des reflektierten, für die Abbildung der Maskenstrukturen auf das Substrat genutzten Nutzstrahls, der gewöhnlich zur Dosiskontrolle der Projektionsbelichtungsanlage verwendet wird, anzuordnen. Damit steht zur Abbildung der Maskenstrukturen auf das Substrat der gleiche Strahlbereich zur Verfügung wie bei herkömmlichen Projektionsbelichtungsanlagen.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Ein-/Auskoppeleinrichtung derart angeordnet, dass der von der Ein- /Auskoppeleinrichtung auf die Messstruktur gelenkte Teilstrahl gegenüber der Ebene, die von dem Ausbreitungsvektor des Beleuchtungsstrahl und dem Ausbreitungsvektor des dazu verkippten reflektierten Strahl aufgespannt ist, derart verschwenkt ist, dass der Messspiegel außerhalb des Strahlenganges des von der Reflexionsmaske reflektierten Strahls angeordnet ist. Insbesondere ist die Ein-/Auskoppeleinrichtung derart angeordnet, dass der Strahlengang des ausgekoppelten Teilstrahls zwischen der Ein-/Auskoppeleinrichtung und dem Messspiegel gegenüber der optischen Achse der Projektionsoptik verschwenkt ist. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist der Messspiegel außerhalb des Strahlenganges des von der Reflexionsmaske reflektierten Strahls in Projektion entlang der aufgespannten Ebene angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist der Messspiegel außerhalb des Strahlengangs des von der Reflexionsmaske reflektierten Strahls angeordnet. Dies ermöglicht es, die Messung der lateralen Position der abgebildeten Messstruktur ohne Beeinträchtigung der Abbildung der Maskenstrukturen durchzuführen.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionsbelichtungsanlage ein Referenzelement auf, gegenüber dem die Maskenhalteeinrichtung verschiebbar gelagert ist, und an dem die Abzweigungseinrichtung angeordnet ist. Dieses Referenzelement kann insbesondere der Referenzrahmen eines Maskentisches sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform der die Abzweigungseinrichtung aufweisenden Projektionsbelichtungsanlage ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, die laterale Lage des auf der Erfassungsfläche des Detektors erzeugten Bildes der Messstruktur während des Belichtungsvorganges in Echtzeit zu ermitteln. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, aus der in Echtzeit ermittelten lateralen Lage des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor eine im zeitlichen Verlauf eintretende Veränderung der lateralen Lage des Bildes zu erkennen und die Projektionsbelichtungsanlage weist weiterhin eine Stelleinrichtung auf, die dazu konfiguriert ist, ein Element der Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere die Maskenhalteeinrichtung, die Substrathalteeinrichtung und/oder ein optisches Element der Projektionsoptik, in seiner Position zur Korrektur der lateralen Lage des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor zu verändern.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die die Abzweigungseinrichtung aufweisende Projektionsbelichtungsanlage dazu konfiguriert, die Maskenstrukturen mit Licht im EUV- und/oder höherfrequenten Wellenlängenbereich auf das Substrat abzubilden. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, aus dem vom Detektor erfassten Bild der Messstruktur die laterale Lage des auf dem Detektor erzeugten Bildes der Maskenstrukturen zu ermitteln. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der die Abzweigungseinrichtung aufweisenden Projektionsbelichtungsanlage ist die Maskenhalteeinrichtung Teil eines Maskentisches und das Referenzelement ist der Referenzrahmen des Maskentisches. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Substrathalteeinrichtung gegenüber dem Detektor verschiebbar gelagert ist. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der die Abzweigungseinrichtung aufweisenden Projektionsbelichtungsanlage weist die Messeinrichtung mindestens einen zweiten Detektor zum Erfassen eines durch Abbildung mittels der Projektionsoptik auf dem zweiten Detektor erzeugten Bildes einer zweiten Messstruktur auf, wobei die Projektionsbelichtungsanlage derart konfiguriert ist, dass die das Bild der zweiten Messstruktur erzeugende elektromagnetische Strahlung einen anderen Strahlengang durch die Projektionsoptik durchläuft als die das Bild der ersten Messstruktur erzeugende elektromagnetische Strahlung.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der die Abzweigungseinrichtung aufweisenden Projektionsbelichtungsanlage weist die Messstruktur jeweils zwei alternierend angeordnete erste und zweite Strukturelemente auf, wobei die ersten Strukturelemente in ihrer Abbildung auf den Detektor eine höhere Lichtintensität bewirken als die zweiten Strukturelemente. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Messstruktur eine periodische Struktur, insbesondere eine Gitterstruktur, auf. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist der Detektor einen ortsauflösenden Flächensensor sowie eine vor dem Flächensensor angeordnete Detektorstruktur auf, und der Detektor ist dazu eingerichtet, das durch Abbildung mittels der Projektionsoptik auf dem Detektor erzeugte Bild zu erfassen, indem der Detektor ein durch Überlagerung des Bildes der Messstruktur mit der Detektorstruktur erzeugtes Muster erfasst. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der die Abzweigungseinrichtung aufweisenden Projektionsbelichtungsanlage weist die Messstruktur ein Messgitter auf und der Detektor weist einen ortsauflösenden Flächensensor sowie ein vor dem Flächensensor angeordnetes Detektorgitter auf, wobei das Detektorgitter derart auf das Messgitter abgestimmt ist, dass eine Relativverschiebung der Gitter zueinander mittels des Moiré-Messverfahrens messbar ist. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst das Detektorgitter n Teilgitter, wobei n mindestens zwei, vorteilhafterweise mindestens vier beträgt, die Perioden der Teilgitter stimmen jeweils mit der Periode des Messgitters überein, und benachbarte Teilgitter sind jeweils um ein n-tel der Periode des Messgitters zueinander periodenversetzt angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Maske als Reflexionsmaske ausgebildet und die Projektionsbelichtungsanlage ist dazu konfiguriert, die Reflexionsmaske auf das Substrat abzubilden.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der die Abzweigungseinrichtung aufweisenden Projektionsbelichtungsanlage umfasst die Projektionsoptik ausschließlich reflektive optische Elemente bzw. Spiegel. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Projektionsbelichtungsanlage als sogenannter „Scanner" konfiguriert. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionsbelichtungsanlage weiterhin eine Strahlungsquelle zum Beleuchten der Maske mit Beleuchtungsstrahlung auf, wobei sowohl die Maske als auch die Messstruktur mit der gleichen Beleuchtungsstrahlung beleuchtet werden. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionsbelichtungsanlage eine erste Strahlungsquelle zum Beleuchten der Maske mit Beleuchtungsstrahlung einer ersten Wellenlänge, insbesondere im EUV-Wellenlängenbereich, sowie eine zweite Strahlungsquelle zum Beleuchten der Messstruktur mit Beleuchtungsstrahlung einer zweiten Wellenlänge auf, wobei die zweite Wellenlänge im Wellenlängenbereich von 120 nm bis 1100 nm liegt, insbesondere 365 nm beträgt. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Projektionbelichtungsanlage eine Vakuumkammer auf, in der die Abbildung der Maskenstrukturen mittels der Beleuchtungsstrahlung der ersten Wellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich auf das Substrat erfolgt, und bei der die Messstruktur innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform wird die Beleuchtungsstrahlung der zweiten Wellenlänge mittels eines Prismas oder Spiegels in den Strahlengang der Projektionsoptik geleitet.
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Maskenstrukturen mit Licht im EUV- und/oder höherfrequenten Wellenlängenbereich auf das Substrat abgebildet. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird die laterale Lage des auf dem Detektor erzeugten Bildes der Messstruktur während des Belichtungsvorganges in Echtzeit ermittelt. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird ein Bild der zweiten Messstruktur durch Abbildung mittels der Projektionsoptik auf einem zweiten Detektor erzeugt, und die das zweite Bild erzeugende elektromagnetische Strahlung durchläuft einen anderen Strahlengang durch die Projektionsoptik als die das erste Bild erzeugende elektromagnetische Strahlung. In der weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist der Detektor einen ortsauflösenden Flächensensor sowie ein vor dem Flächensensor angeordnetes Detektorgitter auf und das Erfassen des Bildes der Messstruktur erfolgt mittels des Detektors, indem das durch Überlagerung der Messstruktur mit dem Detektorgitter erzeugte Muster von dem Detektor erfasst wird. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird bei der Ermittlung der Lage des auf dem Detektor erzeugten Bildes der Messstruktur eine Relativverschiebung zwischen dem Bild der Messstruktur und dem Detektor mittels des Moiré-Messverfahrens ermittelt. In einer weiteren Ausführungsform wird während des Abbildens der Maskenstrukturen auf das Substrat die Maske gegenüber der Projektionsoptik verschoben.
  • Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Die sich daraus ergebenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen von der Offenbarung der Erfindung ausdrücklich umfasst sein. Weiterhin beziehen sich die bezüglich der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage vorstehend aufgeführten Vorteile damit auch auf die entsprechenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine schematisierte Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage mit einer Messeinrichtung zum Bestimmen der lateralen Lage eines auf einem Substrat erzeugten Bildes von Maskenstrukturen,
  • 2 eine stark schematisierte Ansicht einzelner Elemente der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1,
  • 3 eine Veranschaulichung der Funktionsweise der Messeinrichtung gemäß 1,
  • 4 einen maskenseitigen Abschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der in 1 gezeigten Projektionsbelichtungsanlage,
  • 5 einen substratseitigen Abschnitt der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 4,
  • 6 eine Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform der Auswertung einer auf einen Detektor der Messeinrichtung abgebildeten Messstruktur,
  • 7 eine Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform der Auswertung einer auf einem Detektor der Messeinrichtung abgebildeten Messstruktur,
  • 8 einen maskenseitigen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage in einer ersten Ansicht,
  • 9 eine gegenüber der ersten Ansicht gemäß 8 um 90° gedrehte weitere Ansicht des maskenseitigen Abschnittes der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 8,
  • 10 einen substratseitigen Abschnitt der in 8 veranschaulichten Projektionsbelichtungsanlage,
  • 11 eine Draufsicht auf einen Belichtungsstreifen in der Substratebene,
  • 12 eine schematisierte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage, sowie
  • 13 eine schematisierte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer endungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage.
  • Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
  • In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
  • 1 veranschaulicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage 10 in Gestalt einer als sogenannter „Scanner" ausgeführten EUV-Projektionsbelichtungsanlage. 2 zeigt schematisch einzelne Elemente der Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 1 zur Veranschaulichung mechanischer Kopplungen der einzelnen Elemente zueinander. In 2 sind mechanisch starre Massverkörperungen zwischen einzelnen Elementen mit durchgehenden Doppellinien 19 dargestellt. Verschiebbare Lagerungen einzelner Elemente zueinander sind mit an beiden Enden Pfeile aufweisenden durchgezogenen Linien 17 veranschaulicht. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst einen Maskentisch 12, der auch als sogenannte „Retikel-Stage" bezeichnet wird. Der Maskentisch 12 umfasst eine Maskenhalteeinrichtung 14 zum Halten einer Maske 18 in Gestalt einer reflektierenden Maske bzw. Reflexionsmaske. Die Maskenhalteeinrichtung ist an einem Referenzrahmen 16 des Maskentisches 12 in der x/y-Ebene gemäß 1 verschiebbar angeordnet, insgesamt jedoch in sechs Freiheitsgraden verstellbar. Die verschiebbare Lagerung der Maskenhalteeinrichtung 14 gegenüber dem Referenzrahmen 16 ist in 2 mit der Linie 17 veranschaulicht.
  • Die Maske 18 weist an ihrer unteren Oberfläche Maskenstrukturen 20 zur Abbildung auf ein Substrat 30 in Gestalt eines mit Photolack 32 beschichteten Wafers auf. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst ein erstes Beleuchtungssystem 22 mit einer ersten Strahlungsquelle 23 in Gestalt einer EUV-Strahlungsquelle zur Erzeugung von extrem ultravioletter Strahlung mit einer Wellenlänge von 13,5 nm. Weiterhin umfasst das erste Beleuchtungssystem 22 eine strahlformende Beleuchtungsoptik 24 in Gestalt eines reflektiven Elements, mittels der ein Beleuchtungsstrahl 25 auf die Maske 18 gerichtet wird. Weiterhin umfasst die Projektionsbelichtungsanlage 10 eine Projektionsoptik 26 mit einer senkrecht zur Maske 18 ausgerichteten optischen Achse 27. Die Projektionsoptik 26 umfasst eine Reihe reflektiver optischer Elemente 28. Vier derartige optische Elemente 28 sind exemplarisch in 1 dargestellt.
  • In 1 ist weiterhin ein Strahlengang 29 der bei der Abbildung der Maskenstrukturen 20 durch die Projektionsoptik 26 laufenden elektromagnetischen Strahlung dargestellt. Das Substrat 30 ist auf einem Substrattisch 34 in Gestalt einer sogenannten „Wafer-Stage" angeordnet. Der Substrattisch 34 umfasst eine Substrathalteeinrichtung 36 zum Halten des Substrats 30 sowie ein Referenzelement in Gestalt eines Referenzrahmens 38, gegenüber dem die Substrathalteeinrichtung 36 verschiebbar angeordnet ist.
  • Bei Belichtung des Substrats 30 wird sowohl die Maskenhalteeinrichtung 14 als auch die Substrathalteeinrichtung 36 zur Erzeugung eines Feldes auf dem Substrat 30 verschoben bzw. „gescannt". Die Verschiebung erfolgt in der Regel in der kurzen Richtung des Feldes, d. h. in der y-Richtung gemäß 1. Vor der Belichtung eines weiteren Feldes wird das Substrat 30 in der x/y-Ebene um einen vorgegebenen Abstand zwischen den Feldern versetzt.
  • Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst weiterhin eine Messeinrichtung 40 zum Bestimmen der lateralen Lage des durch das Abbilden der Maskenstrukturen 20 auf dem Substrat 30 erzeugten Bildes der Maskenstrukturen 20. Die Messeinrichtung 40 umfasst eine Messstruktur 48 sowie ein zweites Beleuchtungssystem 42 zum Beleuchten der Messstruktur 48. Das zweite Beleuchtungssystem 42 umfasst eine zweite Strahlungsquelle 44, die elektromagnetische Strahlung im sichtbaren oder ultravioletten Wellenlängenbereich, z. B. mit einer Wellenlänge von 193 nm, 248 nm oder 365 nm, aussendet. Weiterhin umfasst das Beleuchtungssystem 42 eine Beleuchtungsoptik 46 in Gestalt einer Transmissionsoptik zum Lenken der von der Strahlungsquelle 44 erzeugten Strahlung als Messbeleuchtungsstrahl 47 auf zwei Messstrukturen 48. Wie im Folgenden ausgeführt, kann die Projektionsbelichtungsanlage 10 in einer weiteren Ausführungsform auch lediglich eine einzige Strahlungsquelle aufweisen, mit der sowohl die Maskenstrukturen 20 als auch die Messstrukturen 48 beleuchtet werden.
  • Die Messstrukturen 48 gemäß 1 sind in Gestalt eines Reflexionsgitters ausgebildet und an dem Referenzelement in Gestalt eines Referenzrahmens 16 des Maskentisches 12, jeweils in der Nähe von gegenüberliegenden Randbereichen der Maske 18, ortsfest angeordnet. Diese ortsfeste Anordnung ist in 2 mit der Doppellinie 19 veranschaulicht. Die Messstrukturen 48 bewegen sich damit beim Scanvorgang während der Belichtung eines Feldes nicht mit der Maske 18 mit. Sie bleiben im Wesentlichen ortsfest gegenüber der Projektionsoptik 26, gegenüber welcher der Referenzrahmen mit einer Vibrationsisolationseinrichtung gekoppelt ist. Die jeweiligen Strahlengänge 50 der Strahlung, die zur Abbildung der Messstrukturen 48 auf die jeweiligen substratseitig angeordneten Detektoren 52 die Projektionsoptik 26 durchläuft, ist teilweise in 1 mit unterbrochenen Linien veranschaulicht. Die Detektoren 52 sind in der Nähe von zwei gegenüberliegenden Randbereichen des Substrats 30 an dem Referenzrahmen 38 des Substrattisches 34 ortsfest angeordnet, wie mit der Doppellinie 19 gemäß 2 veranschaulicht. Die Detektoren 52 bewegen sich damit wie die Messstrukturen 48 beim Scanvorgang während der Belichtung eines Feldes nicht mit. Die Detektoren 52 bleiben im Wesentlichen ortsfest gegenüber der Projektionsoptik 26 und gegenüber den Messstrukturen 48, müssen aber nicht starr mit diesen Elementen verbunden sein. Der Referenzrahmen 38 der Substrattisches 34 kann mit der Projektionsoptik 26 über eine Vibrationsisolationseinrichtung gekoppelt sein. Der Referenzrahmen 38 kann sich mitsamt der Substrathalteeinrichtung 36 langsam in Bezug auf die Projektionsoptik 26 bewegen. Die Messeinrichtung 40 kompensiert eine derartige Bewegung. Wie in 2 dargestellt, muss der Referenzrahmen 16 des Maskentisches 12 nicht starr mit dem Referenzrahmen 38 des Substrattisches 34 verbunden sein. Auch ist sowohl der Referenzrahmen 16 als auch der Referenzrahmen 38 nicht notwendigerweise mit der Projektionsoptik 26 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform können sich vielmehr die Referenzrahmen 16 und 38 zueinander und zur Projektionsoptik 26 bewegen. Die Funktion der Messeinrichtung 40 wird dadurch nicht beeinträchtigt.
  • Die das Bild einer ersten der beiden Messstrukturen 48 erzeugende elektromagnetische Strahlung durchläuft einen anderen Strahlengang 50 durch die Projektionsoptik 26 als die das Bild der zweiten der Messstrukturen 48 erzeugende elektromagnetische Strahlung. Das Bild der ersten Messstruktur 48 wird auf eine Erfassungsfläche 51 eines ersten der Detektoren 52 und das Bild einer zweiten Messstruktur 48 auf eine Erfassungsfläche 51 des zweiten Detektor 52 abgebildet. Mittels des ersten und des zweiten Detektors 52 wird jeweils die laterale Lage des Bildes in x- und in y-Richtung bestimmt, wie nachstehend näher erläutert.
  • Die Projektionsbelichtungsanlage 10 weist weiterhin eine Auswerteeinrichtung 54 auf, welche dazu konfiguriert ist, aus den von den Detektoren 52 erfassten Bildern der jeweiligen Messstrukturen 48 die laterale Lage des Bildes der Messstrukturen 48 auf der Erfassungsfläche 51 der Detektoren 52 während des Belichtungsvorganges zu ermitteln. Wie in 3 veranschaulicht, werden dabei mittels der beiden Detektoren 52 jeweilige x/y-Verschiebungen 53 der an zwei Randpositionen des Bildfeldes 56 auf dem Substrat 30 erzeugten Abbildungen der jeweiligen Messstruktur 48 in Bezug auf eine Soll-Position derselben bestimmt. Diese Verschiebungswerte 53 werden mittels einer Recheneinheit 58 der Auswerteeinrichtung zu einer lateralen Bildlage 60, definiert durch die Bildposition sowie die Bildrotation, ausgewertet. Das heißt, die Recheneinheit 58 bestimmt einerseits die Verschiebung des Bildfeldes senkrecht zur optischen Achse 27 als auch die Drehung des Bildfeldes um die optische Achse 27.
  • Die gesamte Messeinrichtung 40 kann auch als sogenannter „Line-of-Sight-Sensor" bezeichnet werden. Eine Stellsignalerzeugungseinheit 62 der Auswerteeinrichtung 54 berücksichtigt die Sensitivitäten der Projektionsoptik, ermittelt aus der Abweichung des Bildfeldes 56 während der Scanbewegung des Belichtungsvorganges ein Stellsignal 64 und übermittelt das Stellsignal 64 an ein Element der Projektionsbelichtungsanlage 10. In 3 ist exemplarisch für ein derartiges das Stellsignal 64 aufnehmendes Element der Projektionsbelichtungsanlage 10 eine Scansteuereinrichtung 66 dargestellt, welche die Bewegung des Maskentisches 12 sowie des Substrattisches 34 steuert. Alternativ oder zusätzlich kann das Stellsignal 64 auch zur Veränderung der Lage eines der reflektierenden optischen Elemente 28 der Projektionsoptik 26, wie in 1 veranschaulicht, verwendet werden.
  • Das Stellsignal 64 bewirkt, dass die mittels der Detektoren 52 gemessene jeweilige laterale Bildlage der Messstrukturen 48 und damit in guter Näherung auch die laterale Bildlage der Maskenstrukturen 20 auf dem Substrat 30 während des gesamten Belichtungsvorganges konstant bleibt. Eine mittels des Stellsignals 64 bewirkte Änderung des Bewegungsablaufs des Maskentisches 12 und/oder des Substrattisches 34 während der Belichtung des Substrates 30 bzw. die Veränderung der Lage eines oder mehrerer optischer Elemente 28 ergibt über die Abbildung durch die Projektionsoptik 26 eine Rückkopplung auf die Positionen der mittels der Detektoren 52 gemessenen Bildlagen im Feld 56.
  • Im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1 erfolgt die Abbildung der Maskenstrukturen 20 auf das Substrat 30 und die Abbildung der Messstrukturen 48 auf die zugeordneten Detektoren 52 gleichzeitig. Das heißt, die laterale Bildlage wird während der Belichtung des Substrats 30 in Echtzeit ermittelt. Die Korrektur mittels des Stellsignals 64 erfolgt damit ebenfalls in Echtzeit, d. h. während der Belichtung eines Feldes, bei der die vorstehend erläuterte Scanbewegung der Maske 18 sowie des Substrats 30 stattfindet.
  • Mit anderen Worten wird ein Maß für die tatsächliche Lage des von der Projektionsoptik 26 erzeugten Bildfeldes online mit sehr hoher Genauigkeit und sehr hoher Wiederholfrequenz während der Belichtung des Photolacks 32 gemessen und mit einer entsprechenden Steuerung auf dem Substrat 30 stabil gehalten. Die Messstrukturen 48 sowie die Detektoren 52 gemäß 1 befinden sich in Ebenen, die zur Maskenebene und zur Substratebene konjugiert sind. Alternativ können die beiden Elemente auch in anderen zueinander konjugierten Schärfeebenen angeordnet sein.
  • Die 4 und 5 zeigen einen maskenseitigen bzw. einen substratseitigen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage 10. Diese unterscheidet sich von der Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 1 lediglich in den in den 4 und 5 unterschiedlich dargestellten und nachstehend erläuterten Elementen. Das in 4 dargestellte zweite Beleuchtungssystem 42 umfasst neben der zweiten Strahlungsquelle 44 einen Lichtleiter 68, welcher eine Vakuumunterbrechung 70 aufweist. Die Strahlung der Strahlungsquelle 44 mit einer Wellenlänge im sichtbaren oder nahen UV-Bereich wird mittels des Lichtleiters 68 in eine Vakuumkammer eingebracht. In der Vakuumkammer befindet sich der gesamte Strahlengang 29 für die zur Abbildung der Maskenstrukturen 20 verwendete EUV-Strahlung.
  • Die von dem Lichtleiter 68 bereitgestellte Strahlung wird mittels der Beleuchtungsoptik 46 auf die Messstruktur 48 in Gestalt eines Gitters gelenkt. Die die Messstruktur 48 durchtretende Messstrahlung wird mittels einer Strahlumlenkeinrichtung 71, z. B. in Gestalt eines Prismas oder Spiegels, in den Strahlengang 50 umgelenkt. Sowohl die Beleuchtungsoptik 46, die Messstruktur 48 als auch die Strahlumlenkeinrichtung 71 befinden sich innerhalb der Vakuumkammer. Die substratseitige Detektion des Messstrahls kann entweder mittels des an der rechten Seite des Strahlengangs 29 in 5 dargestellten Detektors 52a oder mittels des an der linken Seite des Strahlengangs 29 in 5 dargestellten Detektors 52b erfolgen.
  • Bei dem Detektor 52a wird die Messstrahlung 50 mittels eines Prismas 78 auf ein Detektorgitter 74 gelenkt. Die Überlagerung des Bildes der Gitterstruktur der Messstruktur 48 mit dem Detektorgitter 74, welche nachfolgend im Detail beschrieben wird, wird mittels einer Mikroskoplinse 80 sowie einem Umlenkspiegel 82 auf einen ortsauflösenden Flächensensor 76a in Gestalt einer CCD-Kamera gelenkt. Beim in 5 linksseitig bezüglich des Strahlenganges 29 dargestellten Detektor 52b wird die Messstrahlung 50 mittels eines Spiegels 72 in Gestalt eines Mehrschichtspiegels auf einen ebenfalls ortsauflösenden Flächensensor 76b in Gestalt eines Multi-Element-Intensitätssensors mit einem auf der Erfassungsoberfläche des Sensors 76b angeordneten Detektorgitter 74 gelenkt.
  • Das Gitter der Messstruktur 48, das im Folgenden als Messgitter 48 bezeichnet wird, und das Detektorgitter 74 sind derart aufeinander abgestimmt, dass eine Relativverschiebung der Gitter zueinander mittels des Moiré-Messverfahrens in einer Dimension messbar ist. Zur Messung der Lateralverschiebung in x- und y-Richtung sind jeweils zwei zueinander orthogonal angeordnete Messgitter 48 und Detektorgitter 74 vorgesehen. 6 veranschaulicht eine erste Ausführungsform des Moiré-Messverfahrens. In diesem Fall ist die Periode des Messgitters 48 derart gewählt, dass die Periode ihres Luftbildes 84 am Ort des Detektorgitters 74 geringfügig von der Periode des Detektorgitters 74 abweicht. Das mittels der Projektionsoptik 26 verkleinert abgebildete Messgitter 48, das auch als Objektgitter bezeichnet werden kann, erzeugt substratseitig eine Luftbildstruktur mit der Periode PL. In einer zur Substratebene konjugierten Ebene befindet sich, wie bereits vorstehend in unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben, das Detektorgitter 74, auch Bildgitter genannt, dessen Periode PD sich von der Periode des Luftbilds geringfügig unterscheidet. Die Überlagerung aus Luftbild 84 und Detektorgitter 74 führt zu einer räumlich periodischen Intensitätsmodulation einer Moiré-Struktur 86 mit der Periode PM, wie in 6 dargestellt. Die Beziehung
    Figure 00320001
    zwischen Luftbild-Periode PL und Detektorgitter-Periode PD sorgt dafür, dass die Moiré-Periode PM um den Verstärkungsfaktor S größer ist als die Detektorgitter-Periode PD.
  • Figure 00320002
  • Der Flächensensor 76a bzw. 76b misst den räumlichen Verlauf der Intensität hinter dem Detektorgitter 74. Der Intensitätsverlauf l(x) ist in 6 unterhalb der Moiré-Struktur 86 als Diagramm dargestellt. Die Periode des Luftbilds 84 muss nicht aufgelöst werden. Es ist ausreichend, wenn die Moiré-Periode aufgelöst wird. Der räumliche Verlauf der Moiré-Intensität, insbesondere die räumliche Lage der Intensitäts-Minima der Moiré-Struktur 86 lässt einen Rückschluss auf die Verschiebung zwischen Luftbild 84 und Detektorgitter 74 zu. Die Verschiebung des Intensitätsminimums ist um den Faktor S größer als die Verschiebung des Luftbildes 84.
  • Damit sind Luftbildverschiebungen leichter messbar sind als mit einem direkt abbildenden Sensor, mit dem ein räumlicher Schwerpunkt der Intensität oder andere Kriterien, wie z. B. ein maximaler Gradient oder eine Kantenlage einer abgebildeten Struktur zur Messung der Verschiebung herangezogen werden. Aus dem mittels des ortsauflösenden Flächensensors 76a bzw. 76b bestimmten Intensitätsverlauf des Moiré-Musters wird die Phasenlage des Moiré numerisch bestimmt. Dazu können verschiedene Algorithmen verwendet werden, wie z. B. das sogenannte Shift-Verfahren, die schnelle Fourier-Transformation (FFT) oder das Phasenstufenverfahren. Alle diese dem Fachmann bekannten Auswerteverfahren bestimmen zunächst nur die Phasenlage in Bezug auf den Flächensensor 76a bzw. 76b. Besonderes Augenmerk verdient die Maßverkörperung zwischen dem Kamerabild und dem Sensor 76a bzw. 76b. Dazu können auf dem Detektorgitter 76 Marken angebracht sein, die mit dem Bezugssystem des Sensors 76a bzw. 76b verbunden sind, und die im Kamerabild erscheinen. Die Marken werden simultan mit der Moiré-Struktur ausgewertet und etablieren jederzeit die Maßverkörperung.
  • 7 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Auswertung der Relativverschiebung des Messgitters 48 bezüglich des Detektorgitters 74 mittels des Moiré-Messverfahrens. In dieser Ausführungsform weist das Detektorgitter 74 vier Teilgitter 88 auf, wobei die Perioden der Teilgitter 88 jeweils die gleiche Periode wie das Messgitter 48 in Abbildung auf das Detektorgitter 74 aufweist. Die benachbarten Teilgitter 88 sind jeweils um ein Viertel der Periode des Messgitters 48 in Abbildung auf das Detektorgitter 74 zueinander periodenversetzt angeordnet. Das Detektorgitter 74 kann auch mehr als vier Teilgitter 88 umfassen. Es genügen jedoch vier Teilgitter 88, da vier Pixel ausreichen, um die Moiré-Phase zu rekonstruieren.
  • Bei dem Sensor 76a bzw. 76b gemäß 5 kann es sich bei Durchführung des Moiré-Messverfahrens gemäß 7 um einzelne Photodioden oder um eine Photodioden-Zeile handeln. Aus Intensitätsgründen werden vergleichsweise großflächige Sensoren bevorzugt. Die Geometrie des Detektorgitters 74 ist an die Sensorgeometrie angepasst. Das Detektorgitter 74 ist, wie bereits vorstehend beschrieben, in vier Teilgitter 88 bzw. Zonen eingeteilt, die gleiche Periode aber unterschiedliche Phasen zueinander aufweisen. Die einzelnen Teilgitter 88 sind zueinander jeweils um eine viertel Periode verschoben. In der Zone eines jeden Teilgitters 88 wird die integrierte Intensität gemessen. Aus der Phasenlage φ ergibt sich die Verschiebung x des Luftbildes 84 zum Detektorgitter 74.
  • Figure 00330001
  • Der Regelkreis sollte den aktuellen Verschiebungswert x während des Belichtungsvorgangs möglichst konstant halten.
  • 8 und 9 veranschaulichen einen maskenseitigen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage 10. Diese Projektionsbelichtungsanlage 10 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Projektionsbelichtungsanlage 10 darin, dass sowohl die Maskenstrukturen 20 als auch die Messstruktur 48 mittels lediglich einer Strahlungsquelle, nämlich der die EUV-Strahlung erzeugenden ersten Strahlungsquelle 23 abgebildet werden. Der von dem Beleuchtungssystem 22 erzeugte Beleuchtungsstrahl 25 wird schräg auf die als Reflexionsmaske ausgeführte Maske 18 eingestrahlt.
  • Die Ausbreitungsrichtung des von der Maske 18 reflektierten Strahls 95, welcher im Folgenden die Projektionsoptik 26 durchläuft, ist gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungsstrahls 25 verkippt. Diese Verkippung beträgt beispielsweise 12°, d. h. der Beleuchtungsstrahl 25 ist gegenüber der Oberflächennormalen der Maske 18 um 6° verkippt. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß der 8 und 9 weist eine Abzweigungseinrichtung 89 zum Abzweigen eines Messstrahls 96 aus dem Beleuchtungsstrahl 25 auf. Die Abzweigungseinrichtung 89 umfasst eine Ein-/Auskoppeleinrichtung 90 in Gestalt eines Mehrschichtspiegels sowie einen Messspiegel 92, auf dem die Messstruktur 48 in Gestalt von Absorber-Gitterstrukturen aufgebracht ist. Die Ein-/Auskoppeleinrichtung 90 ist in dem gezeigten Beispiel als ein Spiegel ausgeführt, der sowohl eine Ein- als auch eine Auskoppelfunktion, wie nachstehend beschrieben, erfüllt. Alternativ kann die Ein-/Auskoppeleinrichtung 90 auch zwei separate Spiegel aufweisen, einen für die Einkoppelfunktion und einen für die Auskoppelfunktion.
  • 8 zeigt die Abzweigungseinrichtung 89 in Draufsicht auf die Ebene, die von dem Ausbreitungsvektor 25a des Beleuchtungsstrahls 25 und dem Ausbreitungsvektor 95a des dazu verkippten reflektierten Strahls 95 aufgespannt wird, und 9 zeigt die Abzweigungseinrichtung 89 in einer um 90° um die Flächennormale der Maske 18 gedrehten Ansicht. In der Ansicht gemäß 9 verdeckt der reflektierte Strahl 95 den dahinterliegenden Beleuchtungsstrahl 25.
  • Die Ein-/Auskoppeleinrichtung 90 ist derart im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls 25 angeordnet, dass ein Teilstrahl 94 des Beleuchtungsstrahls 25 von der Ein-/Auskoppeleinrichtung 90 auf die Messstruktur 48 des Messspiegels 92 gelenkt wird. Der Messspiegel 92 ist derart angeordnet, dass der Teilstrahl 94 von diesem als Messstrahl 96 zur Ein-/Auskoppeleinrichtung 90 zurückreflektiert wird und von dieser in den Strahlengang des von der Maske 18 reflektierten Strahls 95 eingekoppelt wird. Der eingekoppelte Messstrahl 96 weist die gleiche Ausbreitungsrichtung wie der reflektierte Strahl 95 auf. Die Abzweigungseinrichtung 89 ist derart konfiguriert, dass die optische Weglänge für den von der Ein-/Auskoppeleinrichtung 90 aus dem Beleuchtungsstrahl 25 abgezweigten Teilstrahl 94 bis zum Eintritt als Messstrahl 96 in den Strahlengang des reflektierten Strahls 95 identisch ist mit der optischen Weglänge, die die Strahlung des an der Ein-/Auskoppeleinrichtung 90 nicht-abgezweigten Teilstrahls 93 bis zum Eintritt des Messstrahls 96 in den reflektierten Strahl 95 durchlaufen hat.
  • Wie aus 9 ersichtlich, ist die Ein-/Auskoppeleinrichtung 90 derart angeordnet, dass der von diesem Spiegel auf die Messstruktur 48 gelenkte Teilstrahl 94 gegenüber der Ebene, die von dem Beleuchtungsstrahl 25 und dem dazu verkippten reflektierten Strahl 95 aufgespannt ist, d. h. der Zeichnungsebene gemäß 8, verschwenkt ist. Die Verschwenkung ist derart groß, dass der Messspiegel 92 außerhalb des Strahlenganges des reflektierten Strahls 95 in Projektion entlang der aufgespannten Ebene angeordnet ist, wie in 9 veranschaulicht.
  • Die Ein-/Auskoppeleinrichtung 90 ist in einem Bereich des Beleuchtungsstrahls 25 bzw. des reflektierten Strahls 95 angeordnet, der üblicherweise zur Dosiskontrolle verwendet wird. 11 veranschaulicht einen Querschnitt des reflektierten Strahls 95, welcher einen zur Abbildung der Maskenstrukturen 20 genutzten Bereich 100 sowie zwei für bei herkömmlichen Systemen für die Dosismessung genutzte Bereiche 102 aufweist. Die Abzweigungseinrichtung 89 ist derart angeordnet, dass der Bereich 102 für die Messung der lateralen Bildposition genutzt wird. Die Auswerteeinrichtung 54 gemäß 1 ist weiterhin dazu konfiguriert, aus dem von den Detektoren 52 erfassten Bild der Messstrukturen 48 eine Strahlungsintensität zu ermitteln und mittels der ermittelten Strahlungsintensität die Dosis der von der Strahlungsquelle 23 bereitgestellten Strahlung zu steuern. Das heißt, die Funktion der Dosiskontrolle wird weiterhin mittels der dafür bei herkömmlichen Systemen vorgesehenen Strahlbereiche 102 bewerkstelligt. Der zur Abbildung genutzte Bereich 100 wird nicht weiter beeinträchtigt.
  • 10 zeigt den substratseitigen Abschnitt der Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß 8 und 9. Dieser unterscheidet sich von dem in 5 dargestellten Abschnitt im Wesentlichen darin, dass zur Auskopplung des Messstrahls in jedem Fall Spiegel 72 verwendet werden, da die Wellenlänge des Messstrahls 96 im EUV-Bereich liegt. Die Detektorgitter 74 können als Transmissionsgitter ausgebildet sein, welche Absorberstrukturen auf EUV-transmittierender Membran, z. B. aus Si-Si3N4 oder Zirkon, aufweisen. Die Detektorgitter 74 können auch als direkt auf den Sensor 76a oder einen Quantenkonverter 98 geschriebene Absorbergitter ausgebildet sein. Bei dem ortsauflösenden Flächensensor kann es sich um eine EUV-CCD-Kamera 76a handeln oder um eine Anordnung 76c aus einem Quantenkonverter 98 in Gestalt eines Szintillator-Fluoreszenzglases mit anschließendem Mikro-Objektiv 80 und einer CCD-Kamera 99. Auch kann ein Szintillator bzw. ein Fluoreszenzmaterial auf einem Bildleiter angeordnet sein, an den sich eine CCD-Kamera anschließt. Die Kamera kann in diesem Fall außerhalb der Vakuumkammer angeordnet sein. Der Detektor 52 kann bildgebend zur Durchführung des Moiré-Messverfahrens gemäß 6 oder mehrkanalig zur Durchführung des Moiré-Messverfahrens gemäß 7 ausgebildet sein. Es ist möglich, EUV-Photodioden bzw. Diodenzeilen zu verwenden und das Sensorgitter lithographisch direkt auf die Dioden zu schreiben. Alternativ kann eine frei tragende Membran mit Absorber-Gittern vor den Photodioden platziert werden.
  • 12 zeigt eine weitere Ausführungsform 110 einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1 darin, dass die Messgitter 48 nicht wie in 1 maskenseitig sondern substratseitig angeordnet ist. Die Detektoren 52 sind in der Ausführungsform gemäß 12 maskenseitig, anstatt substratseitig gemäß 1 angeordet. Die Messgitter 48 gemäß der in 12 gezeigten Ausführungsform jeweils auf einem Spiegel 149 angeordnet. Damit wird verhindert, dass das Beleuchtungssystem 42 im Bereich des Substrattisches 34 angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform des Beleuchtungssystems 42 ist die zweite Strahlungsquelle 44 als LED ausgeführt und die Beleuchtungsoptik 46 weist geeignete Mikrolinsen auf. Damit ist Beleuchtungssystem 42 ausreichend miniaturisiert, um in dem Bauraum innerhalb des mit dem Bezugszeichen 149 gekennzeichneten Rahmens Platz zu finden. In diesem Fall kann die Messstruktur 48 als Transmissionsstruktur ohne zugeordneten Spiegel ausgeführt werden. Diese Ausführungsform des Beleuchtungssystems kann auch in der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1 zur Anwendung kommen.
  • 13 zeigt eine weitere Ausführungsform 210 einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1 darin, dass sowohl die Messstrukturen 48 als auch die Detektoren 52 maskenseitig angeordnet sind. Die von dem Beleuchtungssystem 42 erzeugte Strahlung durchläuft nach Reflexion an einer auf einem Spiegel 249 angeordneten Messstruktur 48 die Projektionsoptik 26 in einem einlaufenden Strahlengang 250a und wird mittels einem unterhalb der Bildebene 255 angeordneten Katzenaugenreflektor 257 in die Projektionsoptik 26 zurückreflektiert. Der Katzenaugenreflektor 257 reflektiert die eintreffende Welle derart, dass diese im wesentlichen in sich zurückläuft. Dazu ist dieser z. B. sphärenförmig gestaltet. Der zum Feldpunkt der Messstruktur 48 konjugierte substratseitige Feldpunkt sitzt in der Nähe des Sphärenmittelpunktes. Der Katzenaugenreflektor 257 ist mit der gleichen Präzision massverkörpert wie der Detektor 52 und ist an dem Referenzrahmen 38 des Substrattisches 34 ortsfest befestigt.
  • Die von dem Katzenaugenreflektor 257 reflektierte Strahlung durchläuft die Projektionsoptik 26 abermals in einen rücklaufenden Strahlengang 250b, der sich nur geringfügig von dem einlaufenden Strahlengang 250a unterscheidet und wird an einem ebenfalls auf dem Spiegel 249 angeordneten Detektorgitter 274 reflektiert und von einem ortsauflösenden Flächensensor 76a, beispielweise in Gestalt einer CCD-Kamera, erfasst. Der Katzenaugenreflektor 257 wird so justiert, dass das Bild der Messstruktur 48 auf dem Detektorgitter 274 zu liegen kommt, so dass das vorstehend beschriebene Moiré-Messverfahren angewendet werden kann. Die Ausführungsform gemäß 13 nutzt den maskenseitig in der Regel im Vergleich zur Substratseite großzügiger dimensionierten Bauraum. Die Linienbreite des Detektorgitters 274 ist um den Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 26, in der Regel 4 oder 5, größer im Vergleich zu einer substratseitigen Anordnung des Detektors 52. Dies erleichtert die Herstellung der Detektorgitters 274.
  • 10
    Projektionsbelichtungsanlage
    12
    Maskentisch
    14
    Maskenhalteeinrichtung
    16
    Referenzrahmen
    17
    verschiebbare Lagerung
    18
    Maske
    19
    mechanisch starre Massverkörperung
    20
    Maskenstrukturen
    22
    erstes Beleuchtungssystem
    23
    erste Strahlungsquelle
    24
    Beleuchtungsoptik
    25
    Beleuchtungsstrahl
    25a
    Ausbreitungsvektor des Beleuchtungsstrahls
    26
    Projektionsoptik
    27
    optische Achse
    28
    reflektives optisches Element
    29
    Strahlengang der Maskenstrukturen
    30
    Substrat
    32
    Photolack
    34
    Substrattisch
    36
    Substrathalteeinrichtung
    38
    Referenzrahmen
    40
    Messeinrichtung
    42
    zweites Beleuchtungssystem
    44
    zweite Strahlungsquelle
    46
    Beleuchtungsoptik
    47
    Messbeleuchtungsstrahl
    48
    Messstruktur
    50
    Strahlengang einer Messstruktur
    51
    Erfassungsfläche
    52, 52a, 52b
    Detektor
    53
    x/y-Verschiebung
    54
    Auswerteeinrichtung
    56
    Bildfeld
    58
    Recheneinheit
    60
    laterale Bildlage
    62
    Stellsignalerzeugungseinheit
    64
    Stellsignal
    66
    Scansteuereinrichtung
    68
    Lichtleiter
    70
    Vakuum-Unterbrechung
    71
    Strahlumlenkeinrichtung
    72
    Spiegel
    74
    Detektorgitter
    76a
    ortsauflösender Flächensensor
    76b
    ortsauflösender Flächensensor
    76c
    ortsauflösender Flächensensor
    78
    Prisma
    80
    Mikroskop-Linse
    82
    Umlenkspiegel
    84
    Luftbild des Messgitters
    86
    Moiré-Struktur
    88
    Teilgitter
    89
    Abzweigungseinrichtung
    90
    Ein-/Auskoppeleinrichtung
    92
    Messspiegel
    93
    nicht-abgezweigter Teilstrahl
    94
    abgezweigter Teilstrahl
    95
    reflektierter Strahl
    95a
    Ausbreitungsvektor des reflektierten Strahls
    96
    Messstrahl
    98
    Quantenkonverter
    99
    CCD-Kamera
    100
    zur Abbildung genutzter Bereich
    102
    zur Dosismessung genutzter Bereich
    110
    Projektionsbelichtungsanlage
    149
    Spiegel
    210
    Projektionsbelichtungsanlage
    249
    Spiegel
    250a
    einlaufender Strahlengang einer Messstruktur
    250b
    rücklaufender Strahlengang einer Messstruktur
    255
    Bildebene
    257
    Katzenaugenreflektor
    274
    Detektorgitter

Claims (46)

  1. Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) für die Mikrolithographie mit: einer Maskenhalteeinrichtung (14) zum Halten einer Maske (18) mit darauf angeordneten Maskenstrukturen (20), wobei die Maskenhalteeinrichtung (14) gegenüber einem Referenzelement (16; 38) der Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) verschiebbar gelagert ist, einer Substrathalteeinrichtung (36) zum Halten eines Substrats (30), einer Projektionsoptik (26) zum Abbilden der Maskenstrukturen (20) auf das Substrat (30) während eines Belichtungsvorganges, sowie einer Messeinrichtung (40) zum Überwachen der lateralen Abbildungsstabilität der Projektionsoptik (26) während des Belichtungsvorganges, wobei die Messeinrichtung (40) umfasst: eine Messstruktur (48), welche an dem Referenzelement (16) ortsfest angeordnet ist, sowie einen Detektor (52; 52a; 52b) mit einer Erfassungsfläche (51) zum Erfassen eines durch Abbildung mittels der Projektionsoptik (26) auf dem Detektor (52; 52a; 52b) erzeugten Bildes der Messstruktur (48), wobei die Messstruktur (48) und der Detektor (52; 52a; 52b) derart angeordnet sind, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) die Abbildung der Maskenstrukturen (20) auf das Substrat (30) und die Abbildung der Messstruktur (48) auf den Detektor (52; 52a; 52b), jeweils mittels der Projektionsoptik (26), gleichzeitig erfolgen, und die Messeinrichtung (40) weiterhin eine Auswerteeinrichtung (54) umfasst, welche dazu konfiguriert ist, eine laterale Lage des Bildes der Messstruktur (48) auf der Erfassungsfläche (51) des Detektors (52; 52a; 52b) während des Belichtungsvorganges zu ermitteln.
  2. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, bei der die Auswerteeinrichtung (54) dazu konfiguriert ist, die laterale Lage des auf der Erfassungsfläche (51) des Detektors (52; 52a; 52b) erzeugten Bildes der Messstruktur (48) während des Belichtungsvorganges in Echtzeit zu ermitteln.
  3. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 2, bei der die Auswerteeinrichtung (54) dazu konfiguriert ist, aus der in Echtzeit ermittelten lateralen Lage des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor (52; 52a; 52b) eine im zeitlichen Verlauf eintretende Veränderung der lateralen Lage des Bildes zu erkennen und die Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) weiterhin eine Stelleinrichtung aufweist, die dazu konfiguriert ist, mindestens ein Element der Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210), insbesondere die Maskenhalteeinrichtung (14), die Substrathalteeinrichtung (36) und/oder ein optisches Element (28) der Projektionsoptik (26), in seiner Position zur Korrektur der lateralen Lage des Bildes der Messstruktur auf dem Detektor zu verändern.
  4. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche dazu konfiguriert ist, die Maskenstrukturen (20) mit Licht im EUV- und/oder höherfrequenten Wellenlängenbereich auf das Substrat (30) abzubilden.
  5. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung (54) dazu konfiguriert ist, aus dem vom Detektor (52; 52a; 52b) erfassten Bild der Messstruktur (48) die laterale Lage des auf dem Substrat (30) erzeugten Bildes der Maskenstrukturen (20) zu ermitteln.
  6. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Messstruktur (48) maskenseitig und der Detektor (52; 52a; 52b) substratseitig bezüglich der Projektionsoptik (26) angeordnet ist.
  7. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Maskenhalteeinrichtung (14) Teil eines Maskentisches (12) ist und das Referenzelement der Referenzrahmen (16) des Maskentisches (12) ist.
  8. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Substrathalteeinrichtung (36) gegenüber dem Detektor (52; 52a; 52b) verschiebbar gelagert ist.
  9. Projektionsbelichtungsanlag nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Messstruktur (48) substratseitig und der Detektor (52; 52a; 52b) maskenseitig bezüglich der Projektionsoptik (26) angeordnet sind.
  10. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9, bei der die Substrathalteeinrichtung (36) Teil eines Substrattisches (34) ist und das Referenzelement der Referenzrahmen (38) des Substrattisches (34) ist.
  11. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der sowohl die Messstruktur (48) als auch der Detektor (52; 52a; 52b) auf einer Seite der Projektionsoptik (26) angeordnet sind und ein reflektives Element (257) auf der anderen Seite der Projektionsoptik (26) derart angeordnet ist, das die von der Messstruktur (48) erzeugte Strahlung nach einem ersten Durchlaufen der Projektionsoptik (26) von dem reflektiven Element (257) in die Projektionsoptik (26) zurückreflektiert wird und nach einem zweiten Durchlaufen der Projektionsoptik (26) auf den Detektor trifft.
  12. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Messeinrichtung (40) mindestens einen zweiten Detektor (52; 52a; 52b) zum Erfassen eines durch Abbildung mittels der Projektionsoptik (26) auf dem zweiten Detektor (52; 52a; 52b) erzeugten Bildes einer zweiten Messstruktur (48) aufweist, wobei die Projektonsbelichtungsanlage (10; 110; 210) derart konfiguriert ist, dass die das Bild der zweiten Messstruktur (48) erzeugende elektromagnetische Strahlung einen anderen Strahlengang (50) durch die Projektionsoptik (26) durchläuft als die das Bild der ersten Messstruktur (48) erzeugende elektromagnetische Strahlung.
  13. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Messstruktur (48) jeweils mindestens zwei alternierend angeordnete erste und zweite Strukturelemente aufweist, wobei die ersten Strukturelemente in ihrer Abbildung auf dem Detektor (52; 52a; 52b) eine höhere Lichtintensität bewirken als die zweiten Strukturelemente.
  14. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Messstruktur (48) eine periodische Struktur, insbesondere eine Gitterstruktur, aufweist.
  15. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der der Detektor (52; 52a; 52b) einen ortsauflösenden Flächensensor (76a; 76b) sowie eine vor dem Flächensensor (76a; 76b) angeordnete Detektorstruktur (74) aufweist und der Detektor (52; 52a; 52b) dazu eingerichtet ist, das durch Abbildung mittels der Projektionsoptik (26) auf dem Detektor (52; 52a; 52b) erzeugte Bild dadurch zu erfassen, indem der Detektor (52; 52a; 52b) ein durch Überlagerung des Bildes der Messstruktur (48) mit der Detektorstruktur (74) erzeugtes Muster erfasst.
  16. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Messstruktur (48) ein Messgitter aufweist und der Detektor (52; 52a; 52b) einen ortsauflösenden Flächensensor (76a; 76b) sowie ein vor dem Flächensensor (76a; 76b) angeordnetes Detektorgitter (74) aufweist, wobei das Detektorgitter (74) derart auf das Messgitter abgestimmt ist, dass eine Relativverschiebung der Gitter zueinander mittels des Moiré-Messverfahrens messbar ist.
  17. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 16, bei der das Detektorgitter (74) n Teilgitter (88) umfasst, wobei n mindestens zwei beträgt, die Perioden der Teilgitter (88) jeweils mit der Periode des Messgitters in Abbildung auf das Detektorgitter (74) übereinstimmt und benachbarte Teilgitter (88) jeweils um ein n-tel der Periode des Messgitters in Abbildung auf das Detektorgitter (74) zueinander periodenversetzt angeordnet sind.
  18. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Maske (18) als Reflexionsmaske ausgebildet ist und die Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) dazu konfiguriert ist, die Reflexionsmaske auf das Substrat (30) abzubilden.
  19. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Projektionsoptik (26) ausschließlich reflektive optische Elemente (28) umfasst.
  20. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche als Scanner konfiguriert ist.
  21. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche weiterhin eine Strahlungsquelle (23) zum Beleuchten der Maske (18) mit Beleuchtungsstrahlung (25) aufweist, wobei sowohl die Maske (18) als auch die Messstruktur (48) mit der gleichen Beleuchtungsstrahlung (25) beleuchtet wird.
  22. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 20, welche eine erste Strahlungsquelle (23) zum Beleuchten der Maske (18) mit Beleuchtungsstrahlung (25) einer ersten Wellenlänge, insbesondere im EUV-Wellenlängenbereich, sowie eine zweite Strahlungsquelle (44) zum Beleuchten der Messstruktur (48) mit Beleuchtungsstrahlung (47) einer zweiten Wellenlänge aufweist, wobei die zweite Wellenlänge im Wellenlängenbereich von 120 nm bis 1100 nm liegt.
  23. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 22, welche eine Vakuumkammer aufweist, in der die Abbildung der Maskenstrukturen (20) mittels der Beleuchtungsstrahlung der ersten Wellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich auf das Substrat (30) erfolgt, und bei der die Messstruktur (48) innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist.
  24. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 22 oder 23, bei der die Beleuchtungsstrahlung der zweiten Wellenlänge mittels eines Prismas oder Spiegels in den Strahlengang (50) der Projektionsoptik (26) geleitet wird.
  25. Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) für die Mikrolithographie mit: einer Maskenhalteeinrichtung (14) zum Halten einer Reflexionsmaske (18) mit darauf angeordneten Maskenstrukturen (20), einer Projektionsoptik (26) zum Abbilden der Maskenstrukturen (20) auf ein Substrat (30), einer Strahlungsquelle (23), welche dazu konfiguriert ist, einen schräg auf die Reflexionsmaske eingestrahlten Beleuchtungsstrahl (25) zu erzeugen, sodass die Ausbreitungsrichtung eines durch Reflexion des Beleuchtungsstrahls (25) an der Reflexionsmaske (18) erzeugten und auf die Projektionsoptik (26) gerichteten reflektierten Strahls (95) gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungsstrahls (25) verkippt ist, sowie einer Abzweigungseinrichtung (89) zum Abzweigen eines Messstrahls (96) aus dem Beleuchtungsstrahl (25), wobei die Abzweigungseinrichtung (89) umfasst: eine Ein-/Auskoppeleinrichtung (90) sowie einen eine Messstruktur (48) aufweisenden Messspiegel (92), wobei der Ein-/Auskoppeleinrichtung (90) und der Messspiegel (92) derart im Strahlengang (50) des Beleuchtungsstrahls (25) angeordnet sind, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) ein Teilstrahl (94) des Beleuchtungsstrahls (25) von der Ein-/Auskoppeleinrichtung (90) auf die Messstruktur (48) des Messspiegels (92) gelenkt wird, von dort auf die Ein-/Auskoppeleinrichtung (90) zurückreflektiert wird und von dieser als der Messstrahl (96) in den Strahlengang (50) des von der Reflexionsmaske (18) reflektierten Strahls (95) eingekoppelt wird.
  26. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 25, welche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 konfiguriert ist.
  27. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 25 oder 26, bei der die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls (25) im EUV- und/oder höherfrequenten Wellenlängenbereich liegt.
  28. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei der die Abzweigungseinrichtung (89) derart konfiguriert ist, dass die optische Weglänge für die Strahlung des von der Ein-/Auskoppeleinrichtung (90) aus dem Beleuchtungsstrahl (25) abgezweigten Teilstrahls (94) bis zum Eintritt als Messstrahl (96) in den Strahlengang des reflektierten Strahls (95) maximal um 0,5 mm von der optischen Weglänge, die die Strahlung des von der Ein-/Auskoppeleinrichtung (90) nicht-abgezweigten Teilstrahls (93) des Beleuchtungsstrahls (25) bis zum Eintritt des Messstrahls (96) in den reflektierten Strahl (95) durchlaufen hat, abweicht.
  29. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 25 bis 28, welche eine Messeinrichtung (40) zum Überwachen einer Abbildungseigenschaft der Projektionsoptik (26) aufweist, wobei die Messeinrichtung (40) umfasst: die Abzweigungseinrichtung (89), einen Detektor (52; 52a; 52b) zum Erfassen eines Bildes der Messstruktur (48), welche von dem Messstrahl (96) auf dem Detektor (52; 52a; 52b) erzeugt wird, nachdem dieser die Projektionsoptik (26) durchlaufen hat, sowie eine Auswerteeinrichtung (54), welche dazu konfiguriert ist, aus dem vom Detektor (52; 52a; 52b) erfassten Bild der Messstruktur (48) die Abbildungseigenschaft der Projektionsoptik (26) zu ermitteln.
  30. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 29, bei der die Messstruktur (48) und der Detektor (52; 52a; 52b) derart angeordnet sind, dass im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) die Abbildung der Maskenstrukturen (20) auf das Substrat (30) und die Abbildung der Messstruktur (48) auf den Detektor (52; 52a; 52b), jeweils mittels der Projektionsoptik (26), gleichzeitig erfolgen.
  31. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung (54) dazu konfiguriert ist, aus dem vom Detektor (52; 52a; 52b) erfassten Bild der Messstruktur (48) eine Strahlungsintensität zu ermitteln und mittels der ermittelten Strahlungsintensität die Dosis der von der Strahlungsquelle (23) bereitgestellten Strahlung zu steuern.
  32. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 25 bis 31, bei der die Ein-/Auskoppeleinrichtung (90) derart angeordnet ist, dass der von der Ein-/Auskoppeleinrichtung (90) auf die Messstruktur (48) gelenkte Teilstrahl (94) gegenüber der Ebene, die von dem Ausbreitungsvektor (25a) des Beleuchtungsstrahls (25) und dem Ausbreitungsvektor des dazu verkippten reflektierten Strahls (95) aufgespannt ist, derart verschwenkt ist, dass der Messspiegel (92) ausserhalb des Strahlenganges des von der Reflexionsmaske (18) reflektierten Strahls (95) angeordnet ist.
  33. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 32, bei der der Messspiegel (92) außerhalb des Strahlenganges des von der Reflexionsmaske (18) reflektierten Strahls (95) in Projektion entlang der aufgespannten Ebene angeordnet ist.
  34. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 25 bis 33, welche ein Referenzelement (16) aufweist, gegenüber dem die Maskenhalteeinrichtung (14) verschiebbar gelagert ist und an dem die Abzweigungseinrichtung (89) angeordnet ist.
  35. Verfahren zum Überwachen der lateralen Abbildungsstabilität einer Projektionsoptik (26) einer Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) für die Mikrolithographie mit den Schritten: – Halten einer Maske (18) mit darauf angeordneten Maskenstrukturen (20) mittels einer Maskenhalteeinrichtung (14), welche gegenüber einem Referenzelement (16) der Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) verschiebbar gelagert ist, wobei an dem Referenzelement (16; 38) eine Messstruktur (48) ortsfest angeordnet ist, – Abbilden der Maskenstrukturen (20) auf ein Substrat (30) in einem Belichtungsvorgang, sowie Abbilden der Messstruktur (48) auf eine Erfassungsfläche (51) eines Detektors (52; 52a; 52b), wobei das Abbilden der Maskenstrukturen (20) und das Abbilden der Messstruktur (48), jeweils mittels einer Projektionsoptik (26) der Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210), gleichzeitig erfolgt, – Erfassen des Bildes der Messstruktur (48) mittels des Detektors (52a), sowie – Ermitteln einer lateralen Lage des Bildes der Messstruktur (48) auf der Erfassungsfläche (51) des Detektors (52; 52a; 52b) während des Belichtungsvorganges.
  36. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem die Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 34 konfiguriert ist.
  37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, bei dem die Maskenstrukturen (20) mit Licht im EUV- und/oder höherfrequenten Wellenlängenbereich auf das Substrat (30) abgebildet werden.
  38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, bei dem die laterale Lage des auf dem Detektor (52; 52a; 52b) erzeugten Bildes der Messstruktur (48) während des Belichtungsvorganges in Echtzeit ermittelt wird.
  39. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 38, bei dem ein Bild einer zweiten Messstruktur (48) durch Abbildung mittels der Projektionsoptik (26) auf einem zweiten Detektor (52; 52a; 52b) erzeugt wird und die das zweite Bild erzeugende elektromagnetische Strahlung einen anderen Strahlengang (50) durch die Projektionsoptik (26) durchläuft als die das erste Bild erzeugende elektromagnetische Strahlung.
  40. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 39, bei dem der Detektor (52; 52a; 52b) einen ortsauflösenden Flächensensor (76a; 76b) sowie ein vor dem Flächensensor (76a; 76b) angeordnetes Detektorgitter (74) aufweist und das Erfassen des Bildes der Messstruktur (48) mittels des Detektors (52; 52a; 52b) erfolgt, indem das durch Überlagerung der Messstruktur (48) mit dem Detektorgitter (74) erzeugte Muster von dem Detektor (52; 52a; 52b) erfasst wird.
  41. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 40, beim dem bei der Ermittlung der lateralen Lage des auf dem Detektor (52; 52a; 52b) erzeugten Bildes der Messstruktur (48) eine Relativverschiebung zwischen dem Bild der Messstruktur (48) und dem Detektor (52; 52a; 52b) mittels des Moiré-Messverfahrens ermittelt wird.
  42. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 41, bei dem während des Abbildens der Maskenstrukturen (20) auf das Substrat (30) die Maske (18) gegenüber der Projektionsoptik (26) verschoben wird.
  43. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 42, bei dem ein die Maskenhalteeinrichtung (14), das Referenzelement (16) in Gestalt eines Maskentisch-Referenzrahmens (16) sowie die Messstruktur (48) umfassender Maskentisch (12), die Projektionsoptik (26), sowie ein die Substrathalteeinrichtung (36), einen Substrattisch-Referenzrahmen (38), sowie den Detektor (52; 52a; 52b) umfassender Substrattisch (34) sich während der Belichtung mechanisch frei zueinander bewegen und aus der ermittelten lateralen Lage des Bildes der Messstruktur (48) auf dem Detektor (52; 52a; 52b) ein Steuersignal für eine Stelleinrichtung ermittelt wird, die Stelleinrichtung aufgrund des Steuersignals mindestens ein Element der Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 120) während der Belichtungsvorganges derart in seiner Position verändert, dass dadurch die Bewegungen zwischen dem Maskentisch (12), der Projektionsoptik (26) und dem Substrattisch (34) in Ihrer Wirkung auf die laterale Lage des Bildes der Messstruktur (48) auf dem Detektor (52; 52a; 52b) kompensiert werden.
  44. Verfahren zum Bestimmen einer Eigenschaft eines auf einem Substrat (30) erzeugten Bildes mit den Schritten: – Halten einer Reflexionsmaske (18) mit darauf angeordneten Maskenstrukturen (20), – Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls (25) mittels einer Strahlungsquelle (23) und schräges Einstrahlen des Beleuchtungsstrahls (25) auf die Reflexionsmaske (18), sodass durch Reflexion des Beleuchtungsstrahls (25) an der Reflexionsmaske ein reflektierter Strahl (95) erzeugt wird, der gegenüber der umgekehrten Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungsstrahls (25) verkippt ist, sowie – Abzweigen eines Messstrahls (96) aus dem Beleuchtungsstrahl (25) durch Anordnen einer Ein-/Auskoppeleinrichtung (90) sowie eines Messspiegels (92) derart im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls (25), dass ein Teilstrahl (94) des Beleuchtungsstrahls (25) von der Ein-/Auskoppeleinrichtung (90) zurückreflektiert wird und von dieser als der Messstrahl (96) in den Strahlengang des von der Reflexionsmaske (18) reflektierten Strahls (95) eingekoppelt wird.
  45. Verfahren nach Anspruch 44, welches weiterhin die Schritte gemäß einem der Ansprüche 35 bis 43 umfasst.
  46. Projektionsbelichtungsanlage (10; 110; 210) für die Mikrolithographie mit: – einer Projektionsoptik (26) zum Abbilden einer Maske (18) auf ein Substrat (30) während eines Belichtungsvorganges, – einer in Bezug auf die Projektionsoptik (26) ortsfest angeordneten Messstruktur (48), – einem Detektor (52; 52a; 52b) zum Erfassen eines durch Abbildung mittels der Projektionsoptik (26) erzeugten Bildes der Messstruktur (48), sowie – einer Auswerteeinrichtung (54), welche dazu konfiguriert ist, eine laterale Lage des Bildes der Messstruktur (48) während des Belichtungsvorganges zu ermitteln.
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