DE102009009062B4

DE102009009062B4 - Verfahren zum Anordnen eines optischen Moduls in einer Messvorrichtung sowie Messvorrichtung

Info

Publication number: DE102009009062B4
Application number: DE102009009062A
Authority: DE
Inventors: Martin Rath; Ulrich Müller; Waldemar Mielke
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: TW201037359A; US20100208230A1; KR20100093486A; KR101691659B1; DE102009009062A1; US8400618B2; TWI422867B

Abstract

Verfahren zum Anordnen eines optischen Moduls (12) in einer Messvorrichtung (10) mit den Schritten: – Bereitstellen der Messvorrichtung (10) mit einem Bestrahlungssystem (20) zum Bestrahlen des optischen Moduls (12) mit elektromagnetischer Strahlung (24), einem Referenzbauteil (30), sowie einem eine Detektionsfläche (33) definierenden Detektionselement (32), wobei das Detektionselement (32) in einer definierten Stellung in Bezug auf das Referenzbauteil (30) angeordnet ist, – Anordnen des optischen Moduls (12) in der Messvorrichtung (10) derart, dass die von dem Bestrahlungssystem (20) ausgesandte Strahlung das optische Modul (12) durchläuft und als Austrittsstrahl (31) auf die Detektionsfläche (33, 54) trifft, – Messen einer Stellung des Austrittsstrahls (31) in Bezug auf die Detektionsfläche (33, 54), – Justieren der Stellung des optischen Moduls in der Messvorrichtung (10) derart, dass die Stellung des Austrittsstrahls (31) in Bezug auf die Detektionsfläche (33, 54) mit einer Sollstellung in Übereinstimmung gebracht wird, sowie – Ermitteln von die...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anordnen eines optischen Moduls, insbesondere für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, in einer Messvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine derartige Messvorrichtung sowie ein Verfahren zur Montage eines optischen Moduls in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.
Bei der Herstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie werden einzelne optische Module der Projektionsbelichtungsanlage herstellerseitig separat gefertigt und erst am Kundenstandort in die Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt. Bei derartigen separat gefertigten optischen Modulen kann es sich z. B. um eine Beleuchtungsoptik oder um ein Projektionsobjektiv der Belichtungsanlage handeln. Jedes dieser optischen Module umfasst eine Reihe an optischen Elementen die herstellerseitig zueinander derart zueinander justiert werden, dass das optische Verhalten des Moduls einer Sollvorgabe mit einer bestimmten Toleranz entspricht. Die Justage der optischen Elemente im optischen Modul erfolgt in einer optischen Messvorrichtung. Am Kundenstandort wird das optische Modul dann in die Projektionsbelichtungsanlage eingebaut. Dabei wird das optische Modul in der Regel in einer vorgegebenen Stellung in der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet.
Wie bereits vorstehend erwähnt, weicht das tatsächliche optische Verhalten des Moduls von der Sollvorgabe ab. Insbesondere weist das einzubauende optische Modul einen Strahlengang auf, dessen tatsächlicher Verlauf innerhalb des optischen Moduls von einem Sollverlauf abweicht, so dass im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage ein das optische Modul verlassender Austrittsstrahl eine Lage bzw. Orientierung aufweist, die von einer Solllage bzw. Sollorientierung abweicht. Daher ist es notwendig, das optische Verhalten des eingebauten optischen Moduls auf den optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage abzustimmen. Dies erfolgt herkömmlicherweise, indem optische Parameter der Projektionsbelichtungsanlage mit eingebautem optischem Modul am Kundenstandort gemessen werden und diese durch entsprechende Justierung optischer Elemente der Projektionsbelichtungsanlage optimiert werden. Dieses Justageverfahren ist jedoch sehr aufwendig und ermöglicht eine Optimierung der optischen Eigenschaften der Projektions-belichtungsanlage nur bis zu einem bestimmten Grad. Die Anforderungen an die optische Qualität von Projektionsbelichtungsanlagen steigen jedoch beständig an.
Aus der DE 10 2008 011 761 A1 ist eine Justagevorrichtung zur Ausrichtung mindestens einer optischen Komponente einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage relativ zu mindestens einer weiteren optischen Komponente der Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage bekannt.
Aus der DE 10 2005 019 726 A1 sind ein Projektionsobjektiv für die Lithographie und ein Verfahren zur Montage/Justage eines Projektionsobjektives bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird zumindest eines der optischen Elemente hinsichtlich vorhandener Materialinhomogenitäten unabhängig von den übrigen optischen Elementen vermessen.
Die DE 103 60 581 A1 offenbart eine Projektionsbelichtungsanlage und ein Verfahren zur Justage eines Projektionssystems umfassend eine optische Vorjustage des Projektionssystems bei Beleuchtung mit im Wesentlichen einer Vorjustage-Wellenlänge. Die Vorjustage-Wellenlänge unterscheidet sich von einer Zielwellenlänge, mit der das Projektionssystem betrieben wird.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Probleme zu lösen und insbesondere ein Verfahren bereitzustellen, mit dem der Aufwand für die Justage einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie am Kundenstandort reduziert werden kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Anordnen eines optischen Moduls, insbesondere für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, in einer Messvorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen der Messvorrichtung mit einem Bestrahlungssystem zum Bestrahlen des optischen Moduls mit elektromagnetischer Strahlung, einem Referenzbauteil, sowie einem eine Detektionsfläche definierenden Detektionselement, wobei das Detektionselement in einer definierten Stellung in Bezug auf das Referenzbauteil angeordnet ist. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte: Anordnen des optischen Moduls in der Messvorrichtung derart, dass die von dem Bestrahlungssystem ausgesandte Strahlung das optische Modul durchläuft und als Austrittsstrahl auf die Detektionsfläche trifft, Messen einer Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf die Detektionsfläche, Justieren der Stellung des optischen Moduls in der Messvorrichtung derart, dass die Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf die Detektionsfläche mit einer Sollstellung in Übereinstimmung gebracht wird, sowie Ermitteln von die Stellung des optischen Moduls in Bezug auf das Referenzbauteil definierenden Stellungsparametern.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Messvorrichtung für ein optisches Modul, insbesondere für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, bereitgestellt.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung umfasst: ein Bestrahlungssystem zum Bestrahlen des optischen Moduls mit elektromagnetischer Strahlung, eine Haltevorrichtung zum Halten des optischen Moduls derart, dass die von dem Bestrahlungssystem ausgesandte Strahlung das optische Modul durchläuft und als Austrittsstrahl auf eine Detektionsfläche trifft, ein Referenzbauteil, sowie ein Detektionsmodul mit einem die Detektionsfläche definierenden Detektionselement. Das Detektionselement ist in einer definierten Stellung in Bezug auf das Referenzbauteil angeordnet und das Detektionsmodul ist dazu konfiguriert, eine Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf die Detektionsfläche zu messen. Weiterhin umfasst die Messvorrichtung eine Justageeinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, die Stellung des optischen Moduls in der Messvorrichtung derart zu justieren, dass die Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf die Detektionsfläche mit einer Sollstellung in Übereinstimmung gebracht wird, sowie eine Stellungssensorik, welche dazu konfiguriert ist, die Stellungsparameter zu ermitteln, welche die Stellung des optischen Moduls in Bezug auf das Referenzbauteil definieren.
Weiterhin ist gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Montage eines optischen Moduls in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie vorgesehen. Das optische Modul weist ein tatsächliches optisches Verhalten auf, welches von einem optischen Sollverhalten abweicht. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen von Stellungsparametern zur Definition einer Sollstellung des optischen Moduls in Bezug auf ein Referenzbauteil der Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Stellungsparameter derart gewählt sind, dass bei Anordnung des optischen Moduls in der Sollstellung das tatsächliche optische Verhalten des optischen Moduls auf den sich an das optische Modul anschließenden optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage abgestimmt ist, sowie Einbringen des optischen Moduls in die Projektionsbelichtungsanlage und Anordnen des optischen Moduls in der Sollstellung durch entsprechendes Justieren des optischen Moduls relativ zum Referenzbauteil.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anordnen eines optischen Moduls in einer Messvorrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Messvorrichtung werden Stellungsparameter unter Berücksichtigung des tatsächlichen optischen Verhaltens des optischen Moduls ermittelt. Diese Stellungsparameter definieren eine Stellung des optischen Moduls in Bezug auf ein Referenzbauteil der Messvorrichtung, in der der Austrittsstrahl eine Sollstellung in Bezug auf ein Detektionselement aufweist. Das Detektionselement ist in einer definierten Position in Bezug auf das Referenzbauteil angeordnet. Unter einer definierten Stellung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Stellung, und damit die Position und/oder die Orientierung, des Detektionselements in Bezug auf das Referenzbauteil während der Durchführung des Verfahrens definiert und damit bekannt ist. Dies kann entweder dadurch erreicht werden, indem das Detektionselement starr mit dem Referenzbauteil verbunden ist oder indem das Detektionselement zwar grundsätzlich verschiebbar an dem Referenzbauteil gelagert ist, jedoch während des Verfahrens in einer vorbestimmten Stellung arretiert ist. Weiterhin kann die Stellung des Detektionsbauteils auch flexibel sein und kontinuierlich während des Messverfahrens, etwa mittels eines Interferometers, gemessen werden. In diesem Fall kann die jeweilige Stellung bei der Ermittlung der Stellungsparameter rechnerisch berücksichtigt werden.
Da das Detektionselement in einer definierten Stellung in Bezug auf das Referenzbauteil angeordnet ist, ist die Stellung, welche der Austrittsstrahl in Bezug auf das Detektionselement einnimmt, zur Stellung des Referenzbauteils korreliert. Die erfindungsgemäß mittels der Messvorrichtung gemessene Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf die Detektorfläche kann eine Lage des Austrittsstrahls auf der Detektorfläche und/oder eine Orientierung des Austrittsstrahls relativ zur Detektionsfläche umfassen.
Wie vorstehend bereits aufgeführt, definieren die mittels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ermittelten Stellungsparamter eine Stellung des optischen Moduls in Bezug auf ein Referenzbauteil der Messvorrichtung, in der der Austrittsstrahl eine Sollstellung in Bezug auf ein Detektionselement einnimmt. Diese Stellungsparameter können bei der Montage des optischen Moduls in einer Projektionsbelichtungsanlage am Kundenstandort verwendet werden.
Dazu kann ein Referenzbauteil in der Projektionsbelichtungsanlage vorgesehen werden. Dieses Referenzbauteil kann in der Projektionsbelichtungsanlage derart angeordnet werden, dass es in Bezug auf das optische Modul die gleiche Stellung wie das Referenzbauteil der Messvorrichtung aufweist. Alternativ kann das Referenzbauteil der Projektionsbelichtungsanlage auch eine andere Relativstellung als das Referenzbauteil der Messvorrichtung aufweisen. In diesem Fall sind die von der Messvorrichtung ermittelten Stellungsparameter ggf. entsprechend anzupassen. Die Stellungsparameter, ggf. angepasst an die Verhältnisse in der Projektionsbelichtunganlage, definieren also eine Sollstellung für das optische Modul in der Projektionsbelichtungsanlage. Diese Sollstellung gibt eine Stellung des optischen Moduls in Bezug auf das Referenzbauteil der Projektionsbelichtungsanlage an, in der das tatsächliche optische Verhalten des optischen Moduls auf den sich an das optische Modul anschließenden Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage abgestimmt ist. Dabei ist das tatsächliche optische Verhalten des optischen Moduls derart auf den sich an das optische Modul anschließenden optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage abgestimmt, dass im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage ein das optische Modul verlassender Austrittsstrahl einer Belichtungsstrahlung in einer Sollstellung in den sich an das optische Modul anschließenden optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage eintritt.
Da die Stellungsparameter Lage und/oder Orientierung des Austrittsstrahls in Bezug auf das Referenzbauteil der Projektionsbelichtungsanlage festlegen, ist das tatsächliche optische Verhalten des optischen Moduls bei Anordnung desselben in der durch die Stellungsparameter definierten Sollstellung auf den sich an das optische Modul anschließenden Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage abgestimmt. Dazu muss allerdings der Strahlengang zu dem Referenzbauteil in einer definierten Position und Orientierung angeordnet sein.
Damit ermöglicht die Erfindung, das optische Modul bei der Montage in der Projektionsbelichtungsanlage durch Justage seiner Stellung mittels der mit der Messvorrichtung ermittelten Stellungsparameter derart in der Projektionsbelichtungsanlage zu positionieren, dass das tatsächliche optische Verhalten des optischen Moduls bereits auf den optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage abgestimmt ist. Damit wird eine weitere Justage von optischen Elementen der Projektionsbelichtungsanlage zur Feinanpassung an das tatsächliche optische Verhalten des optischen Moduls erleichtert oder sogar überflüssig. Bei einer derartigen, im konventionallen Verfahren notwendige Feinanpassung wird das optische Modul in der Projektionsbelichtungsanlage unter Annahme eines optischen Sollverhaltens des optischen Moduls in der Projektionsbelichtungsanlage positioniert. Daraufhin wird das optische Verhalten der Projektionsbelichtungsanlage vermessen und dabei ermittelte Fehler, welche ggf. auf Abweichungen des tatsächlichen optischen Verhaltens des optischen Moduls von seinem Sollverhalten zurückzuführen sind, durch entsprechende Justage von optischen Elementen kompensiert.
Durch den Wegfall bzw. die Erleichterung der Feinanpassung durch die erfindungsgemäße Lösung kann der Aufwand für die Justage einer Projektionsbelichtungsanlage am Kundenstandort stark reduziert werden. Auch können die optischen Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage im montierten Endzustand verbessert werden.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst das Messen der Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf die Detektionsfläche ein Bestimmen der Lage des Austrittsstrahls auf der Detektionsfläche und das Justieren der Stellung des optischen Moduls in der Messvorrichtung erfolgt derart, dass zumindest die Lage des Austrittsstrahls auf der Detektionsfläche mit einer Solllage in Übereinstimmung gebracht wird. Vor dem Justieren der Stellung des optischen Moduls können bei Bedarf auch einzelne optische Elemente des optischen Moduls derart justiert werden, dass die Lage des Austrittsstrahls auf der Detektionsfläche in die Nähe der Solllage gebracht wird. Damit wird sichergestellt, dass das Ausmaß der Korrektur der Stellung des optischen Moduls in einem akzeptablen Bereich bleibt.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst das Messen der Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf die Detektionsfläche ein Bestimmen der Orientierung des Austrittsstrahls relativ zur Detektionsfläche und das Justieren der Stellung des optischen Moduls in der Messvorrichtung erfolgt derart, dass zumindest die Orientierung des Austrittsstrahls relativ zur Detektionsfläche mit einer Sollorientierung in Übereinstimmung gebracht wird. Das Messen der Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf die Detektionsfläche kann weiterhin sowohl ein Bestimmen der Lage des Austrittsstrahls auf der Detektionsfläche als auch ein Bestimmen der Orientierung des Austrittsstrahls relativ zur Detektionsfläche umfassen und des Justieren der Stellung des optischen Moduls in der Messvorrichtung dann derart erfolgen, dass sowohl die Lage des Austrittsstrahls auf der Detektionsfläche mit einer Solllage als auch die Orientierung des Austrittsstrahls relativ zur Detektionsfläche mit einer Sollorientierung in Übereinstimmung gebracht wird. Vor dem Justieren der Stellung des optischen Moduls können bei Bedarf auch einzelne optische Elemente des optischen Moduls derart justiert werden, dass die Orientierung des Austrittsstrahls relativ zur Detektionsfläche in die Nähe der Sollorientierung gebracht wird. Damit wird auch hier sichergestellt, dass das Ausmaß der Korrektur der Stellung des optischen Moduls in einem akzeptablen Bereich bleibt.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Messvorrichtung ein zweites Detektionselement, welches eine zweite Detektionsfläche definiert, wobei das zweite Detektionselement in einer definierten Position in Bezug auf das Referenzbauteil angeordnet ist, das Messen der Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf die erste Detektionsfläche ein Bestimmen der Lage des Austrittsstrahls auf der ersten Detektionsfläche sowie ein Bestimmen der Orientierung des Austrittsstrahls relativ zur zweiten Detektionsfläche umfasst und das Justieren der Stellung des optischen Moduls in der Messvorrichtung derart erfolgt, dass die Lage des Austrittsstrahls auf der ersten Detektionsfläche mit einer Solllage in Übereinstimmung gebracht wird und die Orientierung des Austrittsstrahls relativ zur zweiten Detektionsfläche mit einer Sollorientierung in Übereinstimmung gebracht wird. Die Positionierung des Austrittsstrahls erfolgt dabei in bis zu sechs Freiheitsgraden, d. h. in bis zu drei Translationsfreiheitsgraden und bis zu drei Rotationsfreiheitsgraden. Die erste Detektionsfläche und die zweite Detektionsfläche können bei der jeweiligen Messung am gleichen Ort angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung werden die Stellungsparameter des optischen Moduls durch Bestimmen von Lage und/oder Orientierung des optischen Moduls in Bezug auf das Referenzbauteil gemessen. Dies erfolgt insbesondere in jeweils drei Dimensionen.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist das optische Modul mindestens ein Referenzelement auf und die Stellung des optischen Moduls wird durch Bestimmen der Lage des Referenzelements zu dem Referenzbauteil in zumindest einer Dimension ermittelt. Insbesondere weist das optische Modul drei Referenzelemente auf, welche z. B. auf dem Gehäuse des optischen Moduls angeordnet sind. In diesem Fall werden sowohl Lage als auch Orientierung des optischen Moduls in Bezug auf das Referenzbauteil durch Vermessung der Referenzelemente in jeweils drei Dimensionen ermittelt.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist das Referenzelement zwei zueinander verkippte Referenzflächen auf, an denen jeweils eine Abstandsmessung mittels mindestens einem zu dem Referenzbauteil in einer definierten Position angeordneten Abstandssensor durchgeführt wird. Ein derartiger Abstandssensor kann z. B. als chromatischer Abstandssensor ausgebildet sein, wie in der nachstehenden detailierten Beschreibung näher erläutert. Die mittels des Abstandssensors durchgeführte Abstandsmessung betrifft den Abstand zwischen der jeweiligen Referenzfläche und dem Abstandssensor.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung bleiben bei der Justage der Stellung des optischen Moduls in der Messvorrichtung die einzelnen Elemente der Messvorrichtung zueinander unverändert.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist das optische Modul zur Verwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie konfiguriert. Die Projektionsbelichtungsanlage kann insbesondere als Step-und-Scan-Belichtungsanlage ausgeführt sein, die auch als „Scanner” bekannt ist. Gemäß einer Variante ist das optische Modul als eine Beleuchtungsoptik oder ein Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie konfiguriert.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist das optische Modul zur Verwendung im EUV- und/oder höherfrequenten Wellenlängenbereich, insbesondere bei Wellenlängen von weniger als 100 nm, z. B. 13,4 nm, konfiguriert. In diesem Fall ist das optische Modul vorzugsweise katoptrisch konfiguriert und weist ausschließlich reflektive optische Elemente auf. Alternativ kann das optische Modul auch zur Verwendung in längerwelligen Wellenlängenbereichen konfiguriert sein, so etwa im UV-Wellenlängenbereich, z. B. bei 365 nm, 248 nm oder 193 nm.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Messvorrichtung eine Vakuumkammer auf und das optische Modul wird zur Messung der Stellung des Austrittsstrahls in der Vakuumkammer angeordnet. Eine derartige Messvorrichtung ist besonders zur Vermessung eines auf EUV-Strahlung ausgelegten optischen Moduls geeignet.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung, ist das Detektionselement bei der Messung der Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf das Referenzbauteil ortsfest angeordnet. Wie bereits vorstehend ausgeführt, ist damit das Detektionselement in einer definierten Stellung in Bezug auf das Referenzbauteil angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist das Detektionselement als Maske mit darauf angeordneten Messmarkierungen konfiguriert. Die Detektionsfläche wird durch die die Messmarkierungen aufweisende Maskenoberfläche gebildet. in einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung werden mittels einer Detektorkamera diejenigen der Messmarkierungen identifiziert, welche vom Austrittsstrahl beleuchtet werden. Daraus wird die Lage des Austrittsstrahls auf der Detektionsfläche bestimmt.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird weiterhin mittels eines ortsauflösenden Sensors die Strahlungsverteilung des Austrittsstrahls in der Fokusebene und/oder einer Pupillenebene des optischen Moduls gemessen wird. Die Messinformationen können zur Montage des optischen Moduls in der Projektionsbelichtungsanlage bereitgestellt werden. Bei einer möglichen optischen Feinjustage der Projektionsbelichtungsanlage zur Korrektur von unabhängig von der Stellung des optischen Moduls hervorgerufenen Fehlern können diese Messinformationen berücksichtigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung weist die Justageeinrichtung weiterhin drei Positioniereinrichtungen zur Justage der Stellung des optischen Moduls auf, die jeweils entlang von drei zueinander orthogonalen Koordinatenachsen verschiebbar sind, wobei eine erste der Positioniereinrichtungen einen entlang einer ersten der drei Koordinatenachsen wirkenden Antrieb, eine zweite der Positioniereinrichtungen jeweilige entlang der ersten sowie einer zweiten der drei Koordinatenachsen wirkende Antriebe, und die dritte der Positioniereinrichtungen jeweilige entlang aller drei Koordinatenachsen wirkende Antriebe aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Montage eines optischen Moduls in einer Projektionsbelichtungsanlage ist bei Anordnung des optischen Moduls in der durch die Stellungsparameter definierten Sollstellung das tatsächliche optische Verhaften des optischen Moduls derart auf den sich an das optische Modul anschließenden optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage abgestimmt, dass im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage ein das optische Modul verlassender Austrittsstrahl einer Belichtungssstrahlung in einer Sollstellung in den sich an das optische Modul anschließenden optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage eintritt. Unter der Sollstellung ist eine Solllage des Austrittsstrahls, d. h. eine durch Verschiebung des Austrittsstrahls quer zu seiner Ausbreitungsrichtung einzustellbare Sollposition, und/oder eine Sollorientierung, welche durch Veränderung der Ausbreitungsrichtung des Austrittsstrahls einstellbar ist, zu verstehen.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist das optische Modul mit Referenzelementen versehen und die bereitgestellten Stellungsparameter umfassen Positionskoordinaten von Sollpositionen für die Referenzelemente in Bezug auf das Referenzbauteil, wobei die Positionskoordinaten derart gewählt sind, dass bei Anordnung der Referenzelemente an den jeweiligen Sollpositionen das optische Modul in der Sollstellung angeordnet ist. Derartige Positionskoordinaten können in allen Koordinatenrichtungen bereitgestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weisen die Referenzelemente jeweils zwei zueinander verkippte Referenzflächen auf und die Positionskoordinaten der Referenzelemente werden durch Abstandswerte der Referenzflächen zu jeweiligen, an definierten Positionen in Bezug auf das Referenzbauteil angeordneten Abstandssensoren bereitgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst das optische Modul ein Gehäuse und die Referenzelemente sind an dem Gehäuse angeordnet.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anordnen eines optischen Moduls in einer Messvorrichtung angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Messvorrichtung übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung angegebenen Merkmale entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Ferner können bezüglich des Verfahrens zur Montage des optischen Moduls in einer Projektionsbelichtungsanlage aufgeführten Merkmale auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Anordnen des optischen Moduls in einer Messvorrichtung bzw. die erfindungsgemäße Messvorrichtung übertragen werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung für ein optisches Modul mit einem Detektionsmodul zum Bestimmen einer Lage eines aus dem optischen Modul austretenden Strahls, einer Stellungssensorik sowie einer Justageeinrichtung,
2 die Messvorrichtung gemäß 1 mit einem Detektionsmodul zum Bestimmen einer Orientierung des aus dem optischen Modul austretenden Strahls,
3 die Messvorrichtung gemäß 1 oder 2 mit einem ortsauflösenden Sensor zur Vermessung des aus dem optischen Modul austretenden Strahls,
4 eine Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform der Stellungssensorik sowie der Justageeinrichtung der Messvorrichtung nach einer der 1 bis 3,
5 eine detaillierte Darstellung einer von der Justageeinrichtung gemäß 4 umfassten Positioniereinrichtung,
6 eine Veranschaulichung der Bewegungsfreiheitsgrade sowie der Antriebsrichtungen von Positioniereinrichtungen der Messvorrichtung gemäß 4,
7 eine Draufsicht auf einen Teil der Justageeinrichtung gemäß 4 in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
8 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Auflagers einer Positioniereinrichtung gemäß 5 zur Abstützung des optischen Moduls, sowie
9 eine stark schematisierte Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem darin angeordneten optischen Modul.
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 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10 für ein optisches Modul 12. Das optische Modul 12 ist als Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie konfiguriert. Alternativ kann in der Messvorrichtung 10 auch ein optisches Modul 12 in Gestalt einer Projektionsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage oder eines anderen optischen Systems vermessen werden.
Das optische Modul 12 gemäß 1 in Gestalt einer Beleuchtungsoptik ist auf den Betrieb im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich (EUV) ausgelegt und umfasst daher lediglich reflektive optische Elemente 14. Der EUV-Wellenlängenbereich umfasst Strahlung mit Wellenlängen von kleiner als 100 nm, insbesondere mit einer Wellenlänge von 13,5 nm.
Die Messvorrichtung 10 umfasst ein Bestrahlungssystem 20 zum Bestrahlen des optischen Moduls 12 mit elektromagnetischer Strahlung 24 mit einer auf die Betriebswellenlänge des optischen Moduls 12 ausgelegten Wellenlänge. Im vorliegenden Fall handelt es sich damit um EUV-Strahlung. Abhängig von dem optischen Modul 12 können aber auch andere Wellenlängen zum Einsatz kommen, z. B. Wellenlängen im UV-Wellenlängenbereich, z. B. 365 nm, 248 nm oder 193 nm. Das Bestrahlungssystem 20 umfasst eine Strahlungsquelle 22, im dargestellten Fall zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung 24, einen der Strahlungsquelle 22 nachgeordneten Fremdkörperfilter 23, einen Kollektor 26 zur Fokussierung der Strahlung 24 auf eine unmittelbar dem optischen Modul 12 vorgeschaltete Blende 28. Da die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung im dargestellten Fall im EUV-Wellenlängenbereich liegt, umfasst die Messvorrichtung 10 eine Vakuumkammer 16, deren Gehäuse 15 das Bestrahlungssystem 20 sowie das optische Modul 12 umschließt.
Das optische Modul 12 ist auf drei Positioniereinrichtungen 40, von denen in 1 lediglich zwei dargestellt sind, angeordnet. Dabei werden die Positioniereinrichtungen 40 derart positioniert, dass die elektromagnetische Strahlung 24 nach Durchlaufen der Blende 28 in das optische Modul 12 eintritt, das optische Modul 12 durchlauft und daraufhin als Austrittsstrahl 31 auf eine Detektionsfläche 33 trifft. Das optische Modul 12 wird dabei von der elektromagnetischen Strahlung 24 in einem Strahlengang durchlaufen, der mit dem Strahlengang übereinstimmt, durch den im Betrieb einer mit dem optischen Modul 12 ausgestatteten Projektionsbelichtungsanlage eine entsprechende Belichtungsstrahlung läuft.
Die Detektionsfläche 33 wird von einem Detektionselement 32 in Gestalt einer Messmaske bzw. eines Messretikels gebildet. Die Messmaske umfasst eine Vielzahl von auf der Detektionsfläche 33 angeordneten Messmarkierungen 34. Die Messvorrichtung 10 umfasst weiterhin ein Referenzbauteil 30 in Gestalt eines sogenannten Metrologie-Rahmens. Das Detektionselement 32 ist in einer definierten Position in Bezug auf das Referenzbauteil 30 angeordnet, d. h. die Position des Detektionselements 32 in Bezug auf das Referenzbauteil 30 ist bei der Messung bekannt. So kann das Detektionselement 32 beispielsweise starr mit dem Referenzbauteil 30 verbunden sein. Alternativ kann das Detektionselement 32 auch verschiebbar gegenüber dem Referenzbauteil 30 gelagert sein, wobei die Verschieposition des Detektionselements 32 bei Durchführung der nachfolgend erläuterten Messung bekannt ist. Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, indem das Detektionselement 32 zur Messung in einer mechanisch vorgegebenen Position, z. B. einer Einrastposition, angeordnet wird. Alternativ kann auch die Position während der Messung kontinuierlich mittels eines Abstandssensors, wie etwa eines Interferometers, in Bezug auf das Referenzbauteil 30 bestimmt werden.
Nach Anordnung des optischen Moduls 12 in der Messvorrichtung 10 in der oben beschriebenen Weise wird die Stellung des Austrittsstrahls 31 in Bezug auf die Detektionsfläche 33 bestimmt. In der in 1 gezeigten Ausführungsform geschieht dies durch Bestimmung der Lage des Austrittsstrahls 31 auf der Detektionsfläche 33.
Dazu umfasst das Detektionselement 32 im vorliegenden Fall, in dem das optische Modul auf EUV-Strahlung ausgelegt ist, einen sich über die Detektionsfläche 33 erstreckenden Quantenkonverter zur Umwandlung der EUV-Strahlung in sichtbares Licht. Die Messvorrichtung 10 umfasst weiterhin ein oberhalb des Detektionselements 32 in das Kammergehäuse 18 integriertes Schauglas 38 sowie eine über dem Schauglas 38 angeordnete Kamera 35. Die Kamera 35 ist auf sichtbares Licht ausgelegt. Da der Austrittsstrahl 31 eine begrenzte Querschnittsfläche aufweist, wird nur ein begrenzter Bereich auf der Detektionsfläche 33 von dem Austrittsstrahl 31 bestrahlt. Mittels der Kamera 35 werden nun diejenigen der Messmarkierungen 34 identifiziert, welche vom Austrittsstrahl 31 bestrahlt werden. Die Kamera 35 „liest” somit an den Messmarkierungen 34 die Lage des Austrittsstrahls 31 auf der Detektionsfläche und somit in Bezug auf das Referenzbauteil 30 ab. Die Kamera 35 sowie das Detektionselement 32 bilden somit ein Detektionsmodul 36 zur Bestimmung der Lage des Austrittsstrahls 31.
Das Detektionsmodul 36 kann auch auf andere geeignete Weise zur Bestimmung der Lage des Austrittsstrahls in der Ebene der Detektionsfläche 33 konfiguriert sein. In einer Variante kann beispielsweise ein ortsauflösender Sensor in der Ebene der Detektionsfläche 33 angeordnet werden. Ein derartiger ortsauflösender Sensor kann ein innerhalb der Ebene der Detektionsfläche 33 verschiebbarer Sensor sein oder in Gestalt einer zweidimensionalen Kamera ausgebildet sein.
Das Detektionsmodul 36 zur Messung der Stellung des Austrittsstrahls 31 kann zusätzlich oder alternativ wie in 2 gezeigt konfiguriert sein. In der Ausführung gemäß 2 ist das Detektionsmodul 36 darauf ausgelegt, die Orientierung des Austrittsstrahls 31 in Bezug auf eine Detektorfläche 54 zu bestimmen. Die Detektorfläche 54 ist die Unterseite eines zweiten Detektionselements 52 in Gestalt einer Blende. Vorzugsweise ist die Detektionsfläche 54 in der gleichen Ebene angeordnet wie die Detektionsfläche 33 gemäß 1. Oberhalb des Detektionselements 52 ist eine Messmaske 56 angeordnet, welche analog zum ebenfalls als Messmaske ausgeführten Detektionselement 32 gestaltet sein kann.
Sowohl die Messmaske 56 als auch das Detektionselement 52 sind jeweils in definierten Stellungen in Bezug auf das Referenzbauteil 30 angeordnet. Damit sind auch die Stellungen der Messmaske 56 und des Detektionselements 52 zueinander definiert. In einer Ausführungsform nach der Erfindung kann auch das Detektionselement 32 gemäß 1 als die Messmaske 56 dienen. In dieser Ausführungsform wird nach Durchführung der Lagemessung in der Messstellung gemäß 1 das Detektionselement 32 in Z-Richtung gemäß dem Koordinatensystem von 2 nach oben verschoben und das Detektionselement 52 in Gestalt einer Blende an der ursprünglichen Position des Detektionselements 32 angeordnet. Das Detektionselement 52 wird durch Verschiebung in der X-Y-Ebene derart positioniert, dass der Austrittsstrahl 31 die Öffnung der Blende passiert.
Die Lage des Austrittsstrahls 31 auf der Messmaske 56 wird analog zur Bestimmung der Lage gemäß 1 mittels Identifikation der entsprechend bestrahlen Messmarkierungen 34 der Messmaske 56 bestimmt. Aus der Lage der Blendenöffnung des Detektionselements 52 und der Lage des Austrittsstrahls 31 auf der Messmaske 56 wird daraufhin die Orientierung des Austrittsstrahls 31 in Bezug zur Detektorfläche 54 ermittelt. Wie bereits vorstehend erwähnt, erfolgt in einer Ausführungsform nach der Erfindung die Ermittlung der Stellung des Austrittsstrahls in Bezug auf die Detektionsfläche 33 bzw. 54 sowohl durch Bestimmung der Lage des Austrittsstrahls 31 auf der Detektionsfläche 33 als auch der Orientierung des Austrittsstrahls 31 in Bezug auf die Detektionsfläche 54, welche sich in der gleichen Ebene wie die Detektionsfläche 33 erstrecken kann. Alternativ kann auch lediglich die Lage des Austrittsstrahls 31 oder lediglich die Orientierung desselben bestimmt werden.
Für die Stellung des Austrittsstrahls 31 in Bezug auf die Detektionsfläche 33 bzw. 54 ist eine Sollstellung vorgesehen. Die Sollstellung ist derart gewählt, dass bei Einbau des optischen Moduls 12 in eine dafür vorgesehene Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie und entsprechende Justage der Stellung des optischen Moduls 12 der Austrittsstrahl 31 auf den auf das optische Modul 12 folgenden optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage abgestimmt ist. Die dazu notwendige Justage des optischen Moduls 12 in der Projektionsbelichtungsanlage ist nachfolgend näher beschrieben.
Zur Einrichtung der Stellung des Austrittsstrahls 31 umfasst die Messvorrichtung 10 eine Justageeinrichtung 42, welche drei der vorstehend erwähnten Positioniereinrichtungen 40 umfasst. Die Positioniereinrichtungen 40 sind derart angeordnet, dass das optische Modul 12 in sechs Freiheitsgraden, und zwar in drei Translationsfreiheitsgraden und drei Rotationsfreiheitsgraden justiert werden kann. Die Justagevorrichtung 42 gemäß 1 ist derart konfiguriert, dass das optische Modul 12 in Richtung der X-Achse, Y-Achse sowie Z-Achse verschoben werden kann, sowie um die X-Achse, um die Y-Achse sowie um die Z-Achse verkippt werden kann. Das optische Modul 12 wird zur Ausrichtung des Austrittsstrahls 31 derart justiert, dass die Stellung des Austrittsstrahls 31 mit der Sollstellung übereinstimmt. Dabei kann beispielsweise lediglich die Lage des Austrittsstrahls 31 mit einer Solllage auf der Detektionsfläche 33 in Übereinstimmung gebracht werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Orientierung des Austrittsstrahls 31 mit einer Sollorientierung in Bezug auf die Detektionsfläche 54 in Übereinstimmung gebracht werden. Vor der Justage der Stellung des optischen Moduls 12 können bei Bedarf auch einzelne optische Elemente 14 des optischen Moduls 12 derart justiert werden, dass die Stellung des Austrittsstrahls in einen Bereich nahe der Sollstellung gebracht wird.
Nach dieser Justage befindet sich das optische Modul 12 in einer Sollstellung. Erfindungsgemäß werden daraufhin Stellungsparameter ermittelt, welche diese Stellung des optischen Moduls 12 in Bezug auf das Referenzbauteil 30 definieren. Dazu umfasst die Messvorrichtung 10 eine Stellungssensorik 48, welche in der in den Figuren gezeigten Ausführungsform drei Paare von chromatischen Abstandssensoren 46 umfasst. Die Abstandssensoren 46 sind jeweils fest mit dem Referenzbauteil 30 verbunden.
4 zeigt einen Teil der Messvorrichtung 10 gemäß den 1 und 2 in teilweise dreidimensionaler Ansicht mit detaillierter Veranschaulichung der Abstandssensoren 46. Das optische Modul 12 weist an der Oberseite seines Gehäuses 15 drei Referenzelemente 44, jeweils in Gestalt eines Prismas mit zwei zueinander verkippten Referenzflächen, auf. Jedem der Referenzelemente 44 sind zwei Abstandssensoren 46 zugeordnet. Diese Abstandssensoren 46 sind auf jeweils eine der Referenzflächen 45 des zugehörigen Referenzelements 44 gerichtet.
Die Referenzelemente 44 sind derart auf dem Gehäuse 15 des optischen Moduls 12 angeordnet, dass durch eine Abstandsmessung der jeweiligen Referenzflächen 45 in Bezug auf die zugeordneten Abstandssensoren 46 die Stellung des optischen Moduls 12 in Bezug auf das Referenzbauteil 30 in allen sechs Freiheitsgraden gemessen werden kann. Im dargestellten Beispiel sind zwei Referenzelemente 44 in gleicher Richtung ausgerichtet und zueinander in X-Richtung verschoben angeordnet. Ein drittes Referenzelement 44 ist zu den ersten beiden Referenzelementen 44 in Y-Richtung verschoben und um 90° gedreht.
Die Abstandssensoren 46 können beispielsweise als chromatische Abstandssensoren ausgebildet sein. Bei chromatischen Abstandssensoren wird Weißlicht auf ein Messobjekt, hier in Form der Referenzfläche 45, fokussiert. Der Fokuspunkt variiert mit der Wellenlänge. Für diejenige Wellenlänge, für die sich das Messobjekt genau im Fokus befindet, wird am meisten Licht in den Messkopf zurückreflektiert, für andere Wellenlängen entsprechend weniger. Die spektrale Verteilung des wieder in den Messkopf zurückreflektierten Lichts wird analysiert und daraus der Abstand zwischen dem Messkopf und dem Messobjekt bestimmt. Die mittels der Abstandssensoren 46 ermittelten Stellungsparameter. des optischen Moduls 12 definieren die Positionskoordinaten des optischen Moduls in X-, Y- und Z-Richtung sowie Kippstellungen des optischen Moduls 12 in Bezug auf die X-, Y- und Z-Achse, jeweils bezogen auf das Referenzbauteil 30.
4 zeigt weiterhin eine Ausführungsform einer Aufhängung des Referenzbauteils 30 am Kammergehäuse 18 mittels Befestigungsstangen 62. Das Bezugszeichen 60 bezeichnet einen optischen Messkopf, welcher stellvertretend für Messsensoren zur Vermessung des Austrittsstrahls 31, insbesondere für das Detektionsmodul 36 gemäß den 1 und 2 eingezeichnet ist.
Der Messkopf 60 kann auch einen ortsauflösenden Sensor 58, wie in 3 veranschaulicht, enthalten. Der ortsauflösende Sensor 58 gemäß 3 dient der Vermessung der Beleuchtungsgleichförmigkeit, auch „Uniformity” genannt, des Austrittsstrahls in einer Fokusebene bzw. Feldebene des optischen Moduls 12. Weiterhin kann mittels des ortsauflösenden Sensors 58 auch eine Strahlungsverteilung in einer Pupille des optischen Moduls 12 gemessen werden. Dazu wird der Sensor 58 in eine gegenüber der Fokusebene versetzten Ebene verfahren. Der ortsauflösende Sensor 58 kann als zweidimensionaler Intensitätssensor, z. B. in Gestalt einer Kamera, ausgeführt sein oder einen Punktsensor aufweisen, welcher zweidimensional verschiebbar ist.
5 zeigt schematisch den Aufbau einer der in 4 gezeigten Positioniereinrichtungen 40. Die Positioniereinrichtung 40 ist mit ihrem Hauptkörper außerhalb des Kammergehäuses 18 der Messvorrichtung 10 angeordnet. Das Kammergehäuse 18 weist an seiner Unterseite für jede der Positioniereinrichtungen 40 eine Aussparung 19 auf, durch die ein Stellglied 64 in Gestalt eines Stößels der Positioniereinrichtung 40 in die Vakuumkammer 16 eintritt. Der Stößel 64 ist als in Z-Richtung orientierter Stab ausgebildet und mittels einer Balg-Dichtung 66 gegenüber der Wand des Kammergehäuses 18 abgedichtet, so dass die Vakuumkammer 16 luftdicht abgeschlossen bleibt.
Die Spitze des Stellglieds ist als Auflager 81, wie in 8 dargestellt, zur Abstützung des optischen Moduls 12 ausgebildet. Das Auflager 81 umfasst drei Kugelsegmente 82, die derart zueinander angeordnet sind, dass eine am Gehäuse 15 des optischen Moduls 12 befestigte Halbkugel 84 auf den Kugelsegmenten verkippbar gelagert ist.
Die Positioniereinrichtung 40 gemäß 5 umfasst mehrere Verschiebemodule zur Verschiebung des Stellglieds 64 entlang der drei Koordinatenachsen. Ein erstes Verschiebemodul 68 ist dazu konfiguriert, das Stellglied entlang der X-Achse zu verschieden. Daran schließt sich ein Verschiebemodul 70 zum Verschieben des Stellglieds 64 in Y-Richtung an. Die Verschiebemodule 68 und 70 greifen jeweils über Kugellager an den Mantel des Stabes an. Die Positioniereinrichtung 40 umfasst weiterhin ein am unteren Ende des stabförmigen Stellglieds 64 über ein Kugellager angreifendes Verschiebemodul 72 zur Verschiebung des Stellglieds 64 in Z-Richtung.
7 zeigt ein Positioniermodul 74 in Gestalt eines Kreuztisches, welches sich in Y-Richtung erstreckende Verfahrschienen aufweist, auf welchen Verschiebeschlitten 78 verschiebbar gelagert sind. Auf den Verschiebeschlitten 78 sind wiederum verschiedene in X-Richtung ausgerichtete Verschiebestangen 80 angeordnet. Ein derartiges Positioniermodul 74 kann beispielsweise zur Ausführung der Funktionen der Verschiebemodule 68 und 70 in die Positioniereinrichtung 40 integriert werden.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Positioniereinrichtungen 40 gemäß 4 mit den in 6 veranschaulichten Funktionalitäten ausgestattet. Jede der drei Positioniereinrichtungen 40, nachfolgend als Positioniereinrichtung 40a, 40b und 40b bezeichnet, weisen Führungen zur Verschiebung entlang der X-Achse, der Y-Achse sowie der Z-Achse auf. Die Positioniereinrichtung 40a weist zusätzlich Antriebe zur Verschiebung parallel zur Z-Achse (Z1), parallel zur X-Achse (X1) sowie parallel zur Y-Achse (Y1) auf. Die Positioniereinrichtung 40b weist Antriebe zur Verschiebung parallel zur Z-Achse (Z2) sowie parallel zur Y-Achse (Y2) auf. Die Positioniereinrichtung 40c weist lediglich einen Antrieb zur Verschiebung parallel zur Z-Achse (Z3) auf. Die Positioniereinrichtungen 40a, 40b und 40c sind an der Unterseite des Gehäuses 15 des optischen Moduls 12 derart angeordnet, dass durch Antrieb der Positioniereinrichtung 40a in ±X1-Richtung das optische Modul 12 in ±X-Richtung verschoben wird. Zur Verschiebung des optischen Moduls 12 in ±Y-Richtung erfolgt ein Antrieb durch Antrieb in ±Y1-Richtung mittels der Positioniereinrichtung 40a sowie durch Antrieb in ±Y2-Richtung mittels der Positioniereinrichtung 40b. Die Rotation des optischen Moduls 12 um die Z-Achse kann durch die folgenden Antriebsrichtungen erfolgen: +Y1, –Y2, oder –Y1, +Y2. Weiterhin kann das optische Modul 12 mittels der Positioniereinrichtungen 40a, 40b und 40c auch in Richtung der Z-Achse verschoben werden oder um die X-Achse bzw. die Y-Achse verkippt werden.
Die mittels der Stellungssensorik 48 der Messvorrichtung 10 ermittelten Stellungsparameter, welche wie vorstehend erläutert, die Stellung des optischen Moduls in Bezug auf das Referenzbauteil 30 definieren, können erfindungsgemäß bei einer Montage des optischen Moduls 12 in einer Projektionsbelichtungsanlage 110 gemäß 9 verwendet werden.
Wie bereits vorstehend erwähnt, definieren die Stellungsparameter eine Sollstellung des optischen Moduls 12 in Bezug auf das Referenzelement 30 der Messvorrichtung 10, wobei die Sollstellung derart gewählt ist, dass bei Anordnung des optischen Moduls 12 in dieser Sollstellung in der Projektionsbelichtungsanlage 110 das tatsächliche optische Verhalten des optischen Moduls auf den sich an das optische Modul 12 anschließenden optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 110 abgestimmt ist. Mit anderen Worten ist die Sollstellung derart definiert, dass bei entsprechendem Einbau des optischen Moduls in die Projektionsbelichtungsanlage 110 der Austrittsstrahl 31 auf den in der Projektionsbelichtungsanlage 110 auf das optische Modul 12 folgenden Strahlengang abgestimmt ist.
Dazu muss allerdings die Stellung des optischen Moduls 12 entsprechend in der Projektionsbelichtungsanlage 110 justiert werden. Dazu umfasst die Projektionsbelichtungsanlage 110 ein zum Referenzbauteil 30 der Messvorrichtung 10 analoges Referenzbauteil 130, an dem eine zur Stellungssensorik 48 analoge Stellungssensorik 148 mit entsprechenden Abstandssensoren 146 angeordnet ist. Die bei der Messung mittels der Messvorrichtung 10 generierten Stellungsparameter enthalten im vorliegenden Fall jeweilige Abstandswerte der einzelnen Abstandssensoren 146 von den Referenzflächen 45 der Referenzelemente 44 auf dem optischen Modul 12.
Das optische Modul 12 wird mittels einer zur Justageeinrichtung 42 der Messvorrichtung 10 analogen Justageeinrichtung 142 derart positioniert, dass die mittels der Stellungssensorik 148 gemessenen Stellungsparameter mit den in der Messvorrichtung 10 gemessenen Stellungsparametern übereinstimmen. Damit ist die Sollstellung des optischen Moduls 12 in Bezug auf das Referenzbauteil 130 eingestellt. Alternativ kann die Sollposition auch mittels einer Kalibrierlehre eingestellt werden.
Gemäß der Erfindung werden mittels der Messvorrichtung 10 Stellungsparameter für das optische Modul 12 in der Projektionsbelichtungsanlage 110 bestimmt, welche auf ein tatsächliches optisches Verhalten des optischen Moduls 12 abgestimmt sind. Insbesondere sind die Stellungsparameter auf die tatsächliche Stellung des Austrittsstrahls 31 abgestimmt. Fertigungstechnisch auftretende Variationen in der Stellung des Austrittsstrahls 31 werden damit bei der Bestimmung der Stellungsparameter berücksichtigt. Ein Nachjustieren einzelner optischen Elemente im optischen Modul 12 oder von anderen Elementen der Projektionsbelichtungsanlage 110 zur Korrektur dieser Variationen ist damit nicht mehr notwendig.
Die Projektionsbelichtungsanlage 110 gemäß 9 umfasst ein Bestrahlungssystem 120 zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung 124, im vorliegenden Fall im EUV-Wellenlängenbereich. Das optische Modul 12 fungiert im vorliegenden Fall als Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage 110. Der aus dem optischen Modul 12 austretende Austrittsstrahl 131 trifft auf eine Maske 152 bzw. ein Reticle, welches von einem Maskentisch 150 gehalten wird. Nach Reflektion der Strahlung an der Maske 152 durchläuft diese ein Projektionsobjektiv 154, welche eine Vielzahl reflektiver optischer Elemente 156 aufweist, und trifft daraufhin auf ein Substrat 158 in Gestalt eines Wafers. Das Substrat 158 wird von einem Substrattisch 160 gehalten. In einem Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage 110 werden sowohl Maskentisch 150 als auch Substrattisch 160 synchron verschoben und dabei ein Bereich der Maske 152 auf das Substrat 158 abgebildet. Es handelt sich bei der Projektionsbelichtungsanlage 110 gemäß 9 um eine Step- und Scan-Projektionsbelichtunganlage, deren Funktionsweise dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist.
Bezugszeichenliste

10: Messvorrichtung
12: optisches Modul
14: reflektives optisches Element
15: Gehäuse
16: Vakuumkammer
18: Kammergehäuse
19: Aussparung
20: Bestrahlungssystem
22: Strahlungsquelle
23: Fremdkörperfilter
24: elektromagnetische Strahlung
26: Kollektor
28: Blende
30: Referenzbauteil
31: Austrittsstrahl
32: Detektionselement
33: Detektionsfläche
34: Messmarkierung
35: Kamera
36: Detektionsmodul
38: Schauglas
40, 40a, 40b, 40c: Positioniereinrichtung
42: Justageeinrichtung
44: Referenzelement
45: Referenzfläche
46: Abstandssensor
48: Stellungssensorik
52: Dektionselement
54: Detektionsfläche
56: Messmaske
58: ortsauflösender Sensor
60: Messkopf
62: Befestigungsstange
64: Stellglied
66: Balg-Dichtung
68: Verschiebemodul in X-Richtung
70: Verschiebemodul in Y-Richtung
72: Antriebsglied zur Verschiebung in Z-Richtung
74: Positioniermodul
76: Fahrschiene
78: Verschiebeschlitten
80: Verschiebestange
81: Auflage
82: Kugelsegment
84: Halbkugel
110: Projektionsbelichtungsanlage
120: Bestrahlungssystem
124: elektromagnetische Strahlung
130: Referenzbauteil
131: Austrittsstrahl
140: Positioniereinrichtung
142: Justageeinrichtung
146: Abstandssensor
148: Stellungssensorik
150: Maskentisch
152: Maske
154: Projektionsobjektiv
156: reflektives optisches Element
158: Substrat
160: Substrattisch

Claims

Verfahren zum Anordnen eines optischen Moduls (12) in einer Messvorrichtung (10) mit den Schritten: – Bereitstellen der Messvorrichtung (10) mit einem Bestrahlungssystem (20) zum Bestrahlen des optischen Moduls (12) mit elektromagnetischer Strahlung (24), einem Referenzbauteil (30), sowie einem eine Detektionsfläche (33) definierenden Detektionselement (32), wobei das Detektionselement (32) in einer definierten Stellung in Bezug auf das Referenzbauteil (30) angeordnet ist, – Anordnen des optischen Moduls (12) in der Messvorrichtung (10) derart, dass die von dem Bestrahlungssystem (20) ausgesandte Strahlung das optische Modul (12) durchläuft und als Austrittsstrahl (31) auf die Detektionsfläche (33, 54) trifft, – Messen einer Stellung des Austrittsstrahls (31) in Bezug auf die Detektionsfläche (33, 54), – Justieren der Stellung des optischen Moduls in der Messvorrichtung (10) derart, dass die Stellung des Austrittsstrahls (31) in Bezug auf die Detektionsfläche (33, 54) mit einer Sollstellung in Übereinstimmung gebracht wird, sowie – Ermitteln von die Stellung des optischen Moduls (12) in Bezug auf das Referenzbauteil (30) definierenden Stellungsparametern.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Messen der Stellung des Austrittsstrahls (31) in Bezug auf die Detektionsfläche (33) ein Bestimmen der Lage des Austrittsstrahls (31) auf der Detektionsfläche (33) umfasst und das Justieren der Stellung des optischen Moduls (12) in der Messvorrichtung (10) derart erfolgt, dass zumindest die Lage des Austrittsstrahls (31) auf der Detektionsfläche (33) mit einer Solllage in Übereinstimmung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Messen der Stellung des Austrittsstrahls (31) in Bezug auf die Detektionsfläche (33, 54) ein Bestimmen der Orientierung des Austrittsstrahls (31) relativ zur Detektionsfläche (33, 54) umfasst und das Justieren der Stellung des optischen Moduls in der Messvorrichtung (10) derart erfolgt, dass zumindest die Orientierung des Austrittsstrahls (31) relativ zur Detektionsfläche (33, 54) mit einer Sollorientierung in Übereinstimmung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Messvorrichtung (10) ein zweites Detektionselement (52) umfasst, welches eine zweite Detektionsfläche (54) definiert, wobei das zweite Detektionselement (52) in einer definierten Position in Bezug auf das Referenzbauteil (30) angeordnet ist, das Messen der Stellung des Austrittsstrahls (31) in Bezug auf die erste Detektionsfläche (33) ein Bestimmen der Lage des Austrittsstrahls (31) auf der ersten Detektionsfläche (33) sowie ein Bestimmen der Orientierung des Austrittsstrahls (31) relativ zur zweiten Detektionsfläche (54) umfasst und das Justieren der Stellung des optischen Moduls (12) in der Messvorrichtung (10) derart erfolgt, dass die Lage des Austrittsstrahls (31) auf der ersten Detektionsfläche (33) mit einer Solllage in Übereinstimmung gebracht wird und die Orientierung des Austrittsstrahls (31) relativ zur zweiten Detektionsfläche (54) mit einer Sollorientierung in Übereinstimmung gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Stellungsparameter des optischen Moduls (12) durch Bestimmen von Lage und/oder Orientierung des optischen Moduls (12) in Bezug auf das Referenzbauteil (30) gemessen werden.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das optische Modul (12) mindestens ein Referenzelement (44) aufweist und die Stellung des optischen Moduls (12) durch Bestimmen der Lage des Referenzelements (44) zu dem Referenzbauteil (30) in zumindest einer Dimension ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Referenzelement (44) zwei zueinander verkippte Referenzflächen aufweist (45), an denen jeweils eine Abstandsmessung mittels mindestens einem zu dem Referenzbauteil (30) in einer definierten Position angeordneten Abstandssensor (46) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem bei der Justage der Stellung des optischen Moduls (12) in der Messvorrichtung (10) die einzelnen Elemente der Messvorrichtung (10) zueinander unverändert bleiben.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das optische Modul (12) zur Verwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage (110) für die Mikrolithographie konfiguriert ist.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das optische Modul (12) als eine Beleuchtungsoptik oder ein Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage (110) für die Mikrolithographie konfiguriert ist.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das optische Modul (12) zur Verwendung im EUV und/oder höherfrequenten Wellenlängenbereich konfiguriert ist.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Messvorrichtung (10) eine Vakuumkammer (16) aufweist und das optische Modul (12) zur Messung der Stellung des Austrittsstrahls (31) in der Vakuumkammer (16) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das Detektionselement (32; 52) bei der Messung der Stellung des Austrittsstrahls (31) in Bezug auf das Referenzbauteil (30) ortsfest angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das Detektionselement (32; 52) als Maske mit darauf angeordneten Messmarkierungen (34) konfiguriert ist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem mittels einer Detektorkamera (35) diejenigen der Messmarkierungen (34) identifiziert werden, welche vom Austrittsstrahl (31) beleuchtet werden, und daraus die Lage des Austrittsstrahls (31) auf der Detektionsfläche (33; 54) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem weiterhin mittels eines ortsauflösenden Sensors (58) die Strahlungsverteilung des Austrittsstrahls (31) in der Fokusebene und/oder einer Pupillenebene des optischen Moduls (12) gemessen wird.
Messvorrichtung (10) für ein optisches Modul (12) mit: – einem Bestrahlungssystem (20) zum Bestrahlen des optischen Moduls (12) mit elektromagnetischer Strahlung (24), – einer Haltevorrichtung (42) zum Halten des optischen Moduls (12) derart, dass die von dem Bestrahlungssystem (20) ausgesandte Strahlung das optische Modul (12) durchläuft und als Austrittsstrahl (31) auf eine Detektionsfläche (33) trifft, – einem Referenzbauteil (30), – einem Detektionsmodul (36) mit einem die Detektionsfläche (33) definierenden Detektionselement (32), wobei das Detektionselement (32) in einer definierten Stellung in Bezug auf das Referenzbauteil (30) angeordnet ist und das Detektionsmodul (36) dazu konfiguriert ist, eine Stellung des Austrittsstrahls (31) in Bezug auf die Detektionsfläche (33) zu messen, – einer Justageeinrichtung (42), welche dazu konfiguriert ist, die Stellung des optischen Moduls (12) in der Messvorrichtung (10) derart zu justieren, dass die Stellung des Austrittsstrahls (31) in Bezug auf die Detektionsfläche (33) mit einer Sollstellung in Übereinstimmung gebracht wird, sowie – einer Stellungssensorik (48), welche dazu konfiguriert ist, die Stellungsparameter zu ermitteln, welche die Stellung des optischen Moduls (12) in Bezug auf das Referenzbauteil (30) definieren.
Messvorrichtung nach Anspruch 17, welche dazu konfiguriert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 durchzuführen.
Messvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, bei dem die Justageeinrichtung (42), weiterhin drei Positioniereinrichtungen (40a, 40b, 40c) zur Justage der Stellung des optischen Moduls (12) aufweist, die jeweils entlang von drei zueinander orthogonalen Koordinatenachsen verschiebbar sind, wobei eine erste (40c) der Positioniereinrichtungen einen entlang einer ersten der drei Koordinatenachsen wirkenden Antrieb, eine zweite (40b) der Positioniereinrichtungen jeweilige entlang der ersten sowie einer zweiten der drei Koordinatenachsen wirkende Antriebe, und die dritte (40a) der Positioniereinrichtungen jeweilige entlang aller drei Koordinatenachsen wirkende Antriebe aufweist.
Verfahren zur Montage eines optischen Moduls (12) in einer Projektionsbelichtungsanlage (110) für die Mikrolithographie, wobei das optische Modul (12) ein tatsächliches optisches Verhalten aufweist, welches von einem optischen Sollverhalten abweicht, und das Verfahren die Schritte umfasst: – Bereitstellen von Stellungsparametern zur Definition einer Sollstellung des optischen Moduls (12) in Bezug auf ein Referenzbauteil (130) der Projektionsbelichtungsanlage (110), wobei die Stellungsparameter derart gewählt sind, dass bei Anordnung des optischen Moduls (12) in der Sollstellung das tatsächliche optische Verhalten des optischen Moduls (12) auf den sich an das optische Modul (12) anschließenden optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage (110) abgestimmt ist, sowie – Einbringen des optischen Moduls (12) in die Projektionsbelichtungsanlage (110) und Anordnen des optischen Moduls (12) in der Sollstellung durch entsprechendes Justieren des optischen Moduls (12) relativ zum Referenzbauteil (30).
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem bei Anordnung des optischen Moduls (12) in der durch die Stellungsparameter definierten Sollstellung das tatsächliche optische Verhalten des optischen Moduls (12) derart auf den sich an das optische Modul (12) anschließenden optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage (110) abgestimmt ist, dass im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage (110) ein das optische Modul (12) verlassender Austrittsstrahl (131) einer Belichtungsstrahlung (124) in einer Sollstellung in den sich an das optische Modul (12) anschließenden optischen Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage (110) eintritt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, bei dem das optische Modul (12) mit Referenzelementen (44) versehen ist und die bereitgestellten Stellungsparameter Positionskoordinaten von Sollpositionen für die Referenzelemente (44) in Bezug auf das Referenzbauteil (30) umfassen, wobei die Positionskoordinaten derart gewählt sind, dass bei Anordnung der Referenzelemente (44) an den jeweiligen Sollpositionen das optische Modul (12) in der Sollstellung angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Referenzelemente (44) jeweils zwei zueinander verkippte Referenzflächen (45) aufweisen, und die Positionskoordinaten der Referenzelemente (44) durch Abstandswerte der Referenzflächen (45) zu jeweiligen, an definierten Positionen in Bezug auf das Referenzbauteil (30) angeordneten Abstandssensoren (46, 146) bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, bei dem das optische Modul (12) ein Gehäuse (15) umfasst und die Referenzelemente (44) an dem Gehäuse (15) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, bei dem die Stellungsparameter zur Definition der Sollstellung des optischen Moduls (12) mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ermittelt werden.