DE102009018020A1

DE102009018020A1 - Coherence mask for measuring wavefront of optical system of extreme UV projection exposure system for microlithography, has set of diffuser structures arranged in two different orientations on mask, respectively

Info

Publication number: DE102009018020A1
Application number: DE102009018020A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. Haidner; Martin Dr. Schriever
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2009-04-18
Publication date: 2009-12-10

Abstract

The mask (24) has a set of diffuser structures for widening incoming electromagnetic radiations (20) to illuminate an optical system (12), where the diffuser structures are arranged in two different orientations on the mask, respectively. The diffuser structures are integrated into measuring samples and are identically formed, where the mask measures the wavefront of the optical system by the electromagnetic radiations in extreme UV (EUV) and/or high frequency wavelength range. Independent claims are also included for the following: (1) a projection exposure system for microlithography (2) a method for measuring wavefront of an optical system (3) a device for measuring wavefront of an optical system.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft eine Maske sowie ein Verfahren zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.The The invention relates to a mask and a method for wavefront measurement an optical system. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out this method and a projection exposure apparatus for microlithography.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Wellenfrontvermessung von hochauflösenden Projektionsobjektiven in der Mikrolithographie zur Halbleiterwaferstrukturierung, um Aberrationen des Projektionsobjektivs mit hoher Präzision bestimmen zu können. Hierfür können, wie dem Fachmann bekannt ist, z. B. eine auf lateraler Scherinterferometrie basierende Technik sowie auch andere interferometrische Techniken, wie Punktbeugungsinterferometrie (mittels PDI – „Point Diffraction Interferometer”), Linienbeugungsinterferometrie (mittels LDI – „Line Diffraction Interferometer”) eingesetzt werden. Weiterhin ist die Verwendung eines Shack-Hartmann-Sensors oder eines auf Moirè-Techniken basierenden Sensors möglich.One important application of the invention is the wavefront measurement of high resolution projection lenses in microlithography for semiconductor wafer patterning, for aberrations of the projection lens to determine with high precision. Therefor can, as is known in the art, for. B. one on lateral Shear interferometry based technique as well as other interferometric Techniques, such as point diffraction interferometry (using PDI - "Point Diffraction interferometer "), line diffraction interferometry (using LDI - "Line Diffraction Interferometer") be used. Furthermore, the use of a Shack-Hartmann sensor or a sensor based on moiré techniques.

In einer Ausführungsform der Scherinterferometrie wird in der Objektebene des zu prüfenden optischen Systems eine sogenannte Kohärenzmaske angeordnet. Auf dieser befindet sich ein Objekt- oder Messmuster. In der Bildebene des Abbildungssystems ist ein als Beugungsgitter ausgebildetes Referenzmuster angeordnet. Durch die Überlagerung der durch Beugung an dem Beugungsgitter erzeugten Wellen entsteht ein Überlagerungsmuster in Form eines Interferogramms, das mit Hilfe eines geeigneten Detektors erfasst wird.In an embodiment of the shear interferometry is disclosed in the object plane of the optical system to be tested so-called coherence mask arranged. Located on this an object or measurement pattern. In the picture plane of the imaging system is arranged as a diffraction grating reference pattern arranged. By the superimposition of the diffraction by the diffraction grating generated waves creates a superposition pattern in shape an interferogram, with the help of a suitable detector is detected.

Um die Wellenfront eines optischen Systems mit hoher Genauigkeit messen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Pupille des optischen Systems möglichst gut ausgeleuchtet bzw. gefüllt ist. Ein übliches Beleuchtungssystem für eine Mikro lithographieanlage füllt jedoch nicht die gesamte Pupille des Projektionsobjektivs. Gemäß WO 2004/090490 A1 wird die Pupille eines EUV-Objektivs mittels einer CGH-Streustruktur bei einer Wellenfrontmessung des Objektivs gefüllt. Die Messergebnisse einer mittels einer derartigen CGH-Streustruktur durchgeführten Wellenfrontmessung sind jedoch oft ungenau, insbesondere hinsichtlich nicht-rotationssymmetrischer Messgrößen.In order to measure the wavefront of an optical system with high accuracy, it is advantageous if the pupil of the optical system is illuminated or filled as well as possible. However, a conventional lighting system for a micro lithography system does not fill the entire pupil of the projection lens. According to WO 2004/090490 A1 For example, the pupil of an EUV objective is filled by means of a CGH scattering structure during a wavefront measurement of the objective. However, the measurement results of a wavefront measurement performed by means of such a CGH scattering structure are often inaccurate, in particular with regard to non-rotationally symmetrical measured variables.

Zugrunde liegende AufgabeUnderlying task

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Probleme zu überwinden und insbesondere die Messgenauigkeit einer Wellenfrontvermessung zu verbessern.It It is an object of the invention to overcome the aforementioned problems and in particular the measurement accuracy of a wavefront measurement improve.

Erfindungsgemäße Lösunginvention solution

Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems, insbesondere eines optischen Abbildungssystems für die Mikrolithographie, gelöst werden, bei dem elektromagnetische Strahlung auf das optische System eingestrahlt wird, eine Diffusorstruktur im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung zum Ausleuchten des optischen Systems, insbesondere der Pupille des optischen Systems, angeordnet wird, eine Abweichung der Wellenfront der elektromagnetischen Strahlung nach deren Interaktion mit dem optischen System von einer Sollwellenfront ermittelt wird, sowie ein Anteil der ermittelten Wellenfrontabweichung, welcher um einen auf das optische System zurückgehenden Anteil der Wellenfrontabweichung bereinigt ist, bestimmt wird.The The aforementioned object can according to the invention by means of a method for wavefront measurement of an optical system, in particular, an optical imaging system for the Microlithography, be solved in the electromagnetic radiation is irradiated to the optical system, a diffuser structure in the beam path of the electromagnetic radiation for illumination the optical system, in particular the pupil of the optical system, is arranged, a deviation of the wavefront of the electromagnetic Radiation after its interaction with the optical system of a Target wavefront is determined, and a proportion of the determined Wavefront deviation, which is one on the optical system declining fraction of wavefront deviation adjusted is determined.

Weiterhin kann die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems, insbesondere eines Abbildungssystems für die Mikrolithographie, gelöst werden. Diese Vorrichtung umfasst: eine Strahlungsquelle zum Einstrahlen elektromagnetischer Strahlung auf das optische System, eine im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung angeordnete Diffusorstruktur zum Ausleuchten des optischen Systems, insbesondere der Pupille des optischen Systems, sowie eine Auswerteeinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, eine Abweichung der Wellenfront der elektromagnetischen Strahlung nach deren Interaktion mit dem optischen System von einer Sollwellenfront zu ermitteln und einen Anteil der ermittelten Wellenfrontabweichung zu bestimmen, welcher um einen auf das optische System zurückgehenden Anteil der Wellenfrontabweichung bereinigt ist. In einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Vorrichtung als Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, insbesondere als EUV-Projektionsbelichtungsanlage, konfiguriert.Farther can the above object according to the invention with a device for wavefront measurement of an optical system, in particular an imaging system for microlithography, be solved. This device comprises: a radiation source for irradiating electromagnetic radiation to the optical system, one arranged in the beam path of the electromagnetic radiation Diffuser structure for illuminating the optical system, in particular the pupil of the optical system, and an evaluation, which is configured to a deviation of the wavefront of the electromagnetic Radiation after its interaction with the optical system of a Determine desired wavefront and a proportion of the determined wavefront deviation to determine which one to go back to the optical system Proportion of wavefront deviation is adjusted. In one embodiment According to the invention, the device is as a projection exposure system for microlithography, in particular as an EUV projection exposure apparatus, configured.

In anderen Worten wird erfindungsgemäß das optische System, insbesondere die Pupille des optischen Systems, bei einer Wellenfrontvermessung des optischen Systems mittels einer Diffusorstruktur ausgeleuchtet bzw. gefüllt. Unter der Pupille des optischen Systems wird in diesem Zusammenhang insbesondere die Austrittspupille des optischen Systems verstanden. Jedes optische System weist eine die Helligkeit des Bildes regulierende Aperturblende auf. Diese kann im Fall eines einzelnen optischen Elements vom Rand dieses optischen Elements gebildet werden, oder auch eine hinter den optischen Elementen eines mehrere optische Elemente umfassenden optischen Systems angeordnete Lamellenblende etc. sein. Die Austrittspupille eines optischen Systems ist das Bild der Aperturblende, wie es von einem axialen Punkt der Bildebene durch zwischen der Aperturblende und dem Punkt in der Bildebene liegende optische Elemente des optischen Systems gesehen wird.In other words, according to the invention, the optical system, in particular the pupil of the optical system, is illuminated or filled in a wavefront measurement of the optical system by means of a diffuser structure. In this context, the pupil of the optical system is understood in particular to be the exit pupil of the optical system. Each optical system has an aperture stop which regulates the brightness of the image. This can be formed in the case of a single optical element from the edge of this optical element, or even be arranged behind the optical elements of an optical system comprising a plurality of optical elements louver aperture etc. The exit pupil of an optical system is the image of the aperture stop, as viewed from an axial point of the image plane through between the optical aperture and the point in the image plane lying optical elements of the optical system is seen.

Die Diffusorstruktur kann beispielsweise als diffraktive Streustruktur konfiguriert sein und etwa als Oberflächenstruktur mit binärem Muster zur Erzeugung der Streuwirkung bezüglich der eintreffenden elektromagnetischen Strahlung ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann die diffraktive Streustruktur auch als geeignetes geschecktes Muster konfiguriert sein. Weiterhin kann die Diffusorstruktur auch einzelne nicht-isotrop angeordnete Punkte umfassen. Dabei ist zu beachten, dass die Strukturierung der Diffusorstruktur zur Erzielung der gewünschten Streuwirkung mit der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung korreliert ist. Unter der Vermessung der Wellenfront eines optischen Systems wird in diesem Zusammenhang das Vermessen der Wellenfront einer elektromagnetischen Strahlung nach Interaktion derselben mit dem optischen System verstanden.The Diffuser structure, for example, as a diffractive scattering structure be configured and about as a surface texture with binary pattern for generating the scattering effect with respect to be formed of the incoming electromagnetic radiation. In one embodiment, the diffractive scattering structure also be configured as a suitable pied pattern. Farther For example, the diffuser structure may also be single non-isotropically arranged Include points. It should be noted that the structuring the diffuser structure to achieve the desired scattering effect correlated with the wavelength of electromagnetic radiation is. Under the measurement of the wavefront of an optical system In this context, the measurement of the wavefront of a electromagnetic radiation after interaction of the same with the understood optical system.

Die Diffusorstruktur ist insbesondere derart strukturiert, dass die elektromagnetische Strahlung nach Wechselwirkung mit der Diffuserstruktur im optischen System, insbesondere in der Pupille des optischen Systems, eine im wesentlichen statistisch zufällige Richtungsverteilung aufweist. Insbesondere weist die elektromagnetische Strahlung dort eine Richtungsverteilung auf, welche maximal um 50%, vorzugsweise maximal um 20%, von einer statistisch zufälligen Richtungsverteilung abweicht. Damit lässt sich die Pupille des optischen Systems möglichst homogen füllen. Unter einer Abweichung der Richtungsverteilung der elektromagnetischen Strahlung um einen angegebenen Anteil, wie etwa 50%, ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass ein Teil der Photonen, der dem angegebenen Anteil der gesamten Photonen entspricht, nicht die statistisch zufällige Richtungsverteilung aufweist. Die Diffusorstruktur weist dazu insbesondere eine hinsichtlich der Orientierung ihrer Teilstrukturen im wesentlichen statistisch zufällig verteilte Strukturierung auf. Vorteilhafterweise weicht auch hier die Strukturierung der Diffusorstruktur hinsichtlich der Orientierung ihrer Teilstrukturen um maximal 50%, vorzugsweise um maximal 20%, von einer statistisch zufälligen Richtungsverteilung ab.The Diffuser structure is particularly structured such that the electromagnetic radiation after interaction with the diffuser structure in the optical system, in particular in the pupil of the optical system, a substantially statistically random directional distribution having. In particular, the electromagnetic radiation has there a directional distribution, which maximally by 50%, preferably maximum of 20%, from a statistically random directional distribution differs. This allows the pupil of the optical system fill as homogeneously as possible. Under a deviation the directional distribution of the electromagnetic radiation around a percentage, such as 50%, is in this context too Understand that part of the photons, the specified proportion the total photons, not the random ones Direction distribution has. The diffuser structure has in particular one with regard to the orientation of their substructures essentially statistically randomly distributed structuring. advantageously, also differs here the structuring of the diffuser structure in terms the orientation of their substructures by a maximum of 50%, preferably by a maximum of 20%, from a statistically random directional distribution from.

Gemäß der Erfindung wird ein Anteil der ermittelten Wellenfrontabweichung bestimmt, welcher um einen auf das optische System zurückgehenden Anteil der Wellenfrontabweichung bereinigt ist. Dieser Anteil wird nachstehend auch als Offset bezeichnet. Dabei wird insbesondere ein auf das Messsystem zurückgehender bzw. ein auf die Diffusorstruktur zurückgehender nicht-rotationssymmetrischer Anteil der ermittelten Wellenfrontabweichung bzw. Offset bestimmt. Damit ist die Kalibrierung der ermittelten Wellenfrontabweichung des optischen Systems möglich, insbesondere die Kalibrierung des nicht- rotationssymmetrischen Anteils der ermittelten Wellenfrontabweichnung. In einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein derartiges Kalibrieren der ermittelten Wellenfrontabweichung mittels des Anteils der Wellenfrontabweichung, welcher um den auf das optische System zurückgehenden Anteil der Wellenfrontabweichung bereinigt ist.According to the Invention becomes a proportion of the detected wavefront deviation determines which by a portion attributable to the optical system the wave front deviation is adjusted. This share will be below also called offset. In particular, one on the Measuring system declining or going back to the diffuser structure Non-rotationally symmetric portion of the determined wavefront deviation or offset determined. This is the calibration of the detected wavefront deviation of the optical system possible, in particular the calibration the non-rotationally symmetric portion of the detected wavefront aberration. In one embodiment, the inventive Method such a calibration of the detected wavefront deviation by means of the fraction of the wavefront deviation which is around the the optical system returns fraction of wavefront deviation is cleaned up.

Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass die von der Diffusorstruktur erzeugte Streukeule eine Anisotropie aufweist, wodurch sich Messfehler bei der Wellenfrontmessung des optischen Systems ergeben. Durch das Bestimmen des um einen auf das optische System zurückgehenden Anteil der Wellenfrontabweichung bereinigten Anteils der ermittelten Wellenfrontabweichung lässt sich damit die Genauigkeit der Wellenfrontvermessung des optischen Systems verbessern.The Invention is based on the knowledge that the of the scattering lobe produced by the diffuser structure has anisotropy, resulting in measurement errors in the wavefront measurement of the optical Systems result. By determining the one to the optical System decreasing proportion of wavefront deviation adjusted portion of the detected wavefront deviation Thus, the accuracy of the wavefront measurement of the optical Improve systems.

In einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Diffusorstruktur auf einer Kohärenzmaske angeordnet. Die Kohärenzmaske weist mindestens ein zusammenhängendes Messmuster zur Ermittlung der Wellenfrontabweichung auf und ist bezüglich des optischen Systems objektseitig angeordnet. Eine derartige Kohärenzmaske dient der scherinterferometrischen Wellenfrontvermessung. Beispiele für auf einer Kohärenzmaske angeordnete Messmuster sind in DE 10 2005 041 373 A1 veranschaulicht. Die in dieser Schrift veranschaulichte Kohärenzmaske weist jedoch keine Diffusorstruktur auf. Vielmehr ist hier der Kohärenzmaske eine Streuscheibe vorgelagert. Das Messmuster kann beispielsweise als Schachbrettmuster ausgebildet sein. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Diffusorstruktur auf der Kohärenzmaske ist es möglich, die Projektionsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mittels lediglich einer Maske sowie ggf. der Originalbeleuchtung der Projektionsbelichtungsanlage zu vermessen. Damit kann die Wellenfrontvermessung des optischen Systems im in die Projektionsbelichtungsanlage eingebauten Zustand vorgenommen werden und die Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung als sogenanntes „Betriebsinterferometer” ausgeführt werden.In an embodiment according to the invention, the diffuser structure is arranged on a coherence mask. The coherence mask has at least one coherent measurement pattern for determining the wavefront deviation and is arranged on the object side with respect to the optical system. Such a coherence mask is used for shear interferometric wavefront measurement. Examples of measurement patterns arranged on a coherence mask are in FIG DE 10 2005 041 373 A1 illustrated. However, the coherence mask illustrated in this document does not have a diffuser structure. Rather, here the coherence mask is preceded by a lens. The measurement pattern may be formed, for example, as a checkerboard pattern. The inventive arrangement of the diffuser structure on the coherence mask, it is possible to measure the projection optics of a projection exposure system for microlithography using only a mask and possibly the original lighting of the projection exposure system. Thus, the wavefront measurement of the optical system can be made in the installed state in the projection exposure system and the device for wavefront measurement as a so-called "operating interferometer" are executed.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Diffusorstruktur in das Messmuster integriert. So können beispielsweise bei Ausführung des Messmusters als Schachbrettmuster mit absorbierenden und nicht-absorbierenden Musterabschnitten jeweils Diffusorstrukturen in die nicht-absorbierenden Musterabschnitte integriert sein. Dies ermöglicht eine erhebliche Vereinfachung der Beleuchtungsoptik, insbesondere bei Anordnung der Messmuster auf einer reflektierenden Maske im Fall der Beleuchtung mit EUV-Strahlung. Weiterhin ermöglicht dies den Einsatz des erfindungsgemäßen Messverfahrens in einer bestehenden Projektionsbelichtungsanlage durch ensprechendes Einführen der erfindungsgemäßen Maske. Die Beleuchtungsoptik muss dabei nicht umkonfiguriert werden. Die Dimensionierung der Streustrukturen ist in einer vergleichbaren Größenordnung wie die Dimensionierung der Messmusterabschnitte, in die die Diffusorstruktur integriert ist. Dies führt dazu, dass keine vollständige statistische Mittelung des mittels der Diffusorstruktur erzeugten Streulichts stattfindet. Die erzeugten Streukeulen weisen entsprechende Anisotropien auf, die zu Messfehlern bei der Wellenfrontmessung führen. Durch das erfindungsgemäße Bestimmen des um einen auf das optische System zurückgehenden Anteils bereinigten Anteils der Wellenfrontabweichung kann der Einfluss dieser Anisotropien aus dem Messergebnis herausgerechnet werden.In a further embodiment according to the invention, the diffuser structure is integrated in the measurement pattern. For example, when performing the measurement pattern as a checkerboard pattern with absorbent and non-absorbent pattern sections, diffuser structures may be integrated into the non-absorbent pattern sections, respectively. This allows a considerable simplification of the illumination optics, in particular when arranging the measurement patterns on a reflective mask in the case of illumination with EUV radiation. Furthermore, this allows the use of the measurement according to the invention Method in an existing projection exposure system by ensprechendes insertion of the mask according to the invention. The illumination optics does not have to be reconfigured. The dimensioning of the scattering structures is of a similar order of magnitude as the dimensioning of the measurement pattern sections in which the diffuser structure is integrated. As a result, there is no complete statistical averaging of the scattered light produced by means of the diffuser structure. The generated scattering lobes have corresponding anisotropies, which lead to measurement errors in wavefront measurement. By determining according to the invention the fraction of the wavefront deviation which has been corrected by a proportion attributable to the optical system, the influence of these anisotropies can be excluded from the measurement result.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die elektromagnetische Strahlung EUV-Strahlung, d. h. extrem ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge von z. B. 13,4 nm, und/oder höhenfrequente Strahlung. Insbesondere liegt die mittlere Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich. Für EUV-Strahlung ist die Dimensionierung der Strukturierung der Diffusorstruktur besonders nahe an der Dimensionierung des Messmusters, insbesondere der Dimensionierung der transmittierenden Musterabschnitte, so dass hier besonders starke Streuanisotropien auftreten. So kann, insbesondere für EUV-Strahlung, die Diffusorstruktur beispielweise mit Streustrukturen strukturiert sein, die zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in einem Größenbereich zwischen 50 nm und 200 nm liegen. In einer weiteren Ausführungsform der Diffusorstruktur ist diese mit Streustrukturen strukturiert, die zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in einem Größenbereich zwischen 100 nm und 400 nm liegen. In einer darüber hinaus weiteren Variante der erfindungsgemäßen Diffusorstruktur ist diese mit Streustrukturen strukturiert, die zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in einem Größenbereich zwischen 200 nm und 800 nm liegen. Die die Diffusorstrukturen enthaltenden Messmuster können beispielsweise als 5 μm große Messstrukturen strukturiert sein. Das erfindungsgemäße Bestimmen des um einen auf das optische System zurückgehenden Anteil bereinigten Anteils der ermittelten Wellenfrontabweichung ermöglicht aufgrund der auftretenden Steuanisotropien im EUV-Wellenlängenbereich in besonderem Masse eine Verbesserung der Genauigkeit der Wellenfrontvermessung.In a further embodiment according to the invention the electromagnetic radiation EUV radiation, d. H. extremely ultraviolet Radiation with a wavelength of z. B. 13.4 nm, and / or high-frequency radiation. In particular, the average is Wavelength of the electromagnetic radiation in the EUV wavelength range. For EUV radiation, the dimensioning of the structuring the diffuser structure is particularly close to the dimensioning of the measuring pattern, in particular the dimensioning of the transmissive pattern sections, so that especially strong Streuisotropien occur here. So can, in particular for EUV radiation, the diffuser structure, for example be structured with scattering structures that at least partially, especially predominantly, in a size range between 50 nm and 200 nm. In a further embodiment of the Diffuser structure, this is structured with scattering structures that at least partially, in particular predominantly, in one Size range between 100 nm and 400 nm. In a further variant of the invention Diffuser structure, this is structured with scattering structures that at least partially, in particular predominantly, in one Size range between 200 nm and 800 nm. The measurement patterns containing the diffuser structures can For example, structured as 5 μm large measuring structures be. Determining the invention by one adjusted to the optical system Proportion of the detected wavefront deviation allows due to the occurring control anisotropies in the EUV wavelength range in particular, an improvement in the accuracy of wavefront measurement.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung erfolgt die Ermittlung der Wellenfrontabweichung mittels einer scherinterferometrischen Messung. Ein dabei verwendetes Scherinterferometer umfasst beispielsweise die vorgenannte Kohärenzmaske sowie ein Beugungsgitter. Durch Überlagerung von durch Beugung an dem Beugungsgitter erzeugten Wellen entsteht ein Überlagerungsmuster in Form eines Interferogramms, das mit Hilfe eines geeigneten Detektors erfasst wird. In einer alternativen Ausführungsform kann die Ermittlung der Wellenfrontabweichung mittels eines Punktbeugungsinterferometers (auch als sogenanntes „Point Diffraction Interferometer” bekannt). Ein Beispiel eines derartigen Punktbeugungsinterferometers ist in US 6,307,635 B1 veranschaulicht.In a further embodiment according to the invention, the determination of the wavefront deviation takes place by means of a shear interferometric measurement. A shear interferometer used in this case comprises, for example, the aforementioned coherence mask and a diffraction grating. By superposition of waves generated by diffraction at the diffraction grating, an overlay pattern in the form of an interferogram, which is detected by means of a suitable detector, is produced. In an alternative embodiment, the determination of the wavefront deviation by means of a point diffraction interferometer (also known as a so-called "Point Diffraction Interferometer"). An example of such a point diffraction interferometer is in US Pat. No. 6,307,635 B1 illustrated.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird die Wellenfrontabweichung für unterschiedliche Orientierungen der Diffusorstruktur in Bezug auf das optische System ermittelt. Daraus wird der um einen auf das optische System zurückgehenden Anteil bereinigte Anteil der ermittelten Wellenfrontabweichung ermittelt. Insbesondere wird die Wellenfrontabweichung für mindestens zwei unterschiedliche Orientierungen der Diffusorstruktur, vorzugsweise drei oder vier unterschiedliche Orientierungen, ermittelt. Die Diffusorstruktur ist vorzugsweise jeweils in ein entsprechend orientiertes Messmuster integriert.In a further embodiment according to the invention the wavefront deviation for different orientations the diffuser structure with respect to the optical system determined. This becomes the one going back to the optical system Proportion adjusted share of the determined wavefront deviation determined. In particular, the wavefront deviation for at least two different orientations of the diffuser structure, preferably three or four different orientations, determined. The diffuser structure is preferably in each case in a correspondingly oriented measurement pattern integrated.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird die Wellenfrontabweichung für die unterschiedlichen Orientierungen der Diffusorstruktur in aufeinanderfolgenden Messschritten bestimmt, zwischen denen das optische System und die Diffusorstruktur relativ zueinander gedreht werden. So kann etwa das optische System fest bleiben und die Diffusorstruktur zwischen den Messschritten gedreht werden. Alternativ kann die Diffusorstruktur fest bleiben und das optische System entsprechend gedreht werden. Weiterhin ist es auch möglich, sowohl die Diffusorstruktur als auch das optische System zu drehen. Ist die Diffusorstruktur auf der Kohärenzmaske angeordnet, wird zur Drehung der Diffusorstruktur die Kohärenzmaske um die optische Achse des optischen Systems gedreht. In einer ersten Ausführungsform ist die Kohärenzmaske frei, d. h. um beliebige Winkel, verdrehbar. Das im Fall der scherinterferometrischen Messung ggf. zugeordnete Beugungsgitter wird dann entsprechend mitgedreht. Damit lassen sich alle Welligkeiten des nicht-rotationssymmetrischen, nicht auf das optische System zurückgehenden Anteils der Wellenfrontabweichung, der auch als nicht-rotationssymmetrischer Offset bezeichnet wird, bestimmen und damit kalibrieren.In a further embodiment according to the invention the wavefront deviation for the different orientations determines the diffuser structure in successive measuring steps, between which the optical system and the diffuser structure are relative be turned to each other. For example, the optical system can be fixed remain and the diffuser structure rotated between the measuring steps become. Alternatively, the diffuser structure may remain solid and the optical system are rotated accordingly. It is still possible, both the diffuser structure and the optical System to turn. Is the diffuser structure on the coherence mask is arranged to rotate the diffuser structure, the coherence mask rotated about the optical axis of the optical system. In a first Embodiment, the coherence mask is free, i. H. at any angle, rotatable. That in the case of shear interferometric measurement If necessary, associated diffraction gratings are then rotated accordingly. This allows all ripples of non-rotationally symmetric, not part of the wavefront deviation due to the optical system, also referred to as non-rotationally symmetric offset, determine and calibrate with it.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Kohärenzmaske in 90°-Schritten oder komplett frei drehbar, und das Beugungsgitter bleibt fest. Damit lassen sich, bis auf die Vierwelligkeit, alle Offsets, die von der Diffusorstruktur und dem Messmuster herrühren, kalibrieren.In Another embodiment is the coherence mask in 90 ° steps or completely freely rotatable, and the diffraction grating remains firm. This can be, except for the four ripple, all Offsets resulting from the diffuser structure and the measurement pattern, calibrate.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Diffusorstruktur in identischer Gestaltung in den unterschiedlichen Orientierungen auf einer Maske, insbesondere der Kohärenzmaske, angeordnet. Damit ist die Diffusorstruktur in identischer Gestaltung mehrfach auf der Maske angeordnet. In den einzelnen Messschritten wird die jeweilige Wellenfrontmessung mit jeweils einer anders orientierten Diffusorstruktur durchgeführt.In a further embodiment according to the invention, the diffuser structure is of identical design in the different orientations a mask, in particular the coherence mask, arranged. Thus, the diffuser structure is arranged in an identical design multiple times on the mask. In the individual measuring steps, the respective wavefront measurement is carried out, each with a differently oriented diffuser structure.

Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß weiterhin mit einer Maske für die Wellenfrontvermessung eines optischen Systems insbesondere eines abbildenden optischen Systems für die Mikrolithographie, d. h. mit einer Maske, die zur Verwendung bei einer Wellenfrontvermessung eines optischen Systems geeignet ist, gelöst werden. Diese Maske weist mindestens zwei Diffusorstrukturen auf, welche jeweils dazu konfiguriert sind, eintreffende elektromagnetische Strahlung zum Ausleuchten des optischen Systems, insbesondere der Pupille des optischen Systems, aufzuweiten, wobei die einzelnen Diffusorstrukturen in mindestens zwei unterschiedlichen Orientierungen auf der Maske angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform weist die Maske mindestens drei Diffusorstrukturen auf, welche in mindestens drei unterschiedlichen Orientierungen auf der Maske angeordnet sind.The The aforementioned object can continue according to the invention with a mask for the wavefront measurement of an optical In particular, an imaging optical system for microlithography, d. H. with a mask for use in a wavefront measurement of an optical system suitable is to be solved. This mask has at least two diffuser structures which are each configured to receive incoming electromagnetic Radiation for illuminating the optical system, in particular the Pupil of the optical system, expand, with the individual diffuser structures in at least two different orientations on the mask are arranged. In a further embodiment the mask at least three diffuser structures, which in at least three different orientations are arranged on the mask.

Die Anordnung der einzelnen Diffusorstrukturen in den unterschiedlichen Orientierungen auf der Maske ermöglicht es in einer Ausführungsform, denjenigen Anteil der ermittelten Wellenfrontabweichung, welcher um den auf das optische System zurückgehenden Anteil der Wellenfrontabweichung bereinigt ist, gemäß des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zu bestimmen. Insbesondere kann damit ein auf die Diffusorstrukturen zurückgehender nicht-rotationssymmetrischen Anteil einer ermittelten Wellenfrontabweichung bestimmt werden. Damit lässt sich dann die ermittelte Wellenfrontabweichung entsprechend kalibrieren.The Arrangement of individual diffuser structures in different Orientations on the mask make it possible in one embodiment the proportion of the determined wavefront deviation, which by the proportion of the optical system Wavefront deviation is adjusted, according to the above-described method according to the invention to determine. In particular, it can be used on the diffuser structures declining non-rotationally symmetric part of a determined wavefront deviation are determined. Leave it then calibrate the detected wavefront aberration accordingly.

In einer anderen, nachstehend beschriebenen, Ausführungsform können die in den unterschiedlichen Orientierungen auf der Maske angeordneten Diffusorstrukturen dazu dienen, den nicht-rotationssymmetrischen Offset bereits vor der Messung zu verringern. In jedem Fall wird damit eine Bereinigung der ermittelten Wellenfrontabweichung um einen auf das Messsystem und insbesondere die Diffusorstruktur zurückgehenden Anteil ermöglicht und damit die Genauigkeit der Wellenfrontvermessung erhöht.In another embodiment described below can do that in different orientations serve the mask arranged diffuser structures serve the non-rotationally symmetric Reduce offset already before the measurement. In any case, will thus a correction of the detected wavefront deviation to one due to the measuring system and in particular the diffuser structure Allows proportion and thus increases the accuracy of the wavefront measurement.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maske sind die Diffusorstrukturen derart konfiguriert, dass die elektromagnetische Strahlung nach Wechselwirkung mit der jeweiligen Diffusorstruktur eine Anisotropie aufweist, und die Diffusorstrukturen sind dahingehend in unterschiedlichen Orientierungen auf der Maske angeordnet, dass die von den einzelnen Diffusorstrukturen erzeugten Anisotropien unterschiedliche Orientierungen aufweisen. Damit sind die Diffusorstrukturen derart angeordnet, dass jede Diffusorstruktur zu einer anders orientierten Anisotropie der elektromagnetischen Strahlung nach Interaktion mit der Diffusorstruktur führt.In a further embodiment of the invention Mask, the diffuser structures are configured such that the electromagnetic radiation after interaction with the respective diffuser structure has anisotropy, and the diffuser structures are so arranged in different orientations on the mask that the anisotropies generated by the individual diffuser structures have different orientations. This is the diffuser structures arranged such that each diffuser structure to a differently oriented Anisotropy of electromagnetic radiation after interaction with the diffuser structure leads.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Maske zur Wellenfrontvermessung des optischen Systems mittels elektromagnetischer Strahlung im EUV- und/oder höhenfrequenten Wellenlängenbereich konfiguriert. Insbesondere sind die Diffusorstrukturen darauf ausgelegt, die EUV-Strahlung zur Ausleuchtung der Pupille des optischen Systems wirkungsvoll zu streuen.In Another embodiment of the invention is the Mask for wavefront measurement of the optical system by means of electromagnetic radiation in the EUV and / or high-frequency wavelength range configured. In particular, the diffuser structures are designed to the EUV radiation to illuminate the pupil of the optical system to scatter effectively.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung sind die Diffusorstrukturen identisch gestaltet. Die Diffusorstrukturen können, wie vorstehend erwähnt, insbesondere als diffraktive Strukturen ausgebildet sein. In einer Ausführungsform können die Diffusorstrukturen als nicht-isotrope gescheckte Muster konfiguriert sein oder auch einzelne nicht-isotrop angeordnete Punkte umfassen. Die einzelnen Diffusorstrukturen sind lediglich zueinander verdreht, jedoch in ihrer Mikrostruktur identisch. Die durch ihre jeweilige Anisotropie hervorgerufene Anisotropie der von ihnen erzeugten Streustrahlung ist damit ebenfalls für jede der Diffusorstrukturen unterschiedlich orientiert.In another embodiment of the invention the diffuser structures designed identically. The diffuser structures can, as mentioned above, in particular as be formed diffractive structures. In one embodiment For example, the diffuser structures may be non-isotropic piebald patterns be configured or even individual non-isotropically arranged points include. The individual diffuser structures are only relative to each other twisted, but identical in their microstructure. The by their respective Anisotropy-induced anisotropy of the scattered radiation generated by them is thus also differently oriented for each of the diffuser structures.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Maske als Kohärenzmaske zur scherinterferometrischen Wellenfrontvermessung konfiguriert, welche mindestens ein zusammenhängendes Messmuster aufweist und welche bei der Wellenfrontvermessung des optischen Systems objektseitig angeordnet ist. Wie bereits vorstehend erwähnt, wird in einer Ausführungsform der scherinterferometrischen Wellenfrontvermessung ein Überlagerungsmuster durch Abbilden des objektseitigen Messmusters auf ein bildseitiges Beugungsgitter erzeugt und ausgewertet.In Another embodiment of the invention is the Mask configured as a coherence mask for shear interferometric wavefront measurement, which has at least one coherent measurement pattern and which in the wavefront measurement of the optical system on the object side is arranged. As already mentioned above, in an embodiment of the shear interferometric wavefront measurement an overlay pattern by mapping the object-side measurement pattern generated on a image-side diffraction grating and evaluated.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung sind die Diffusorstrukturen in das mindestens eine Messmuster integriert. Damit können die Diffusorstrukturen etwa in ein einziges Messmuster integriert sein. Alternativ kann jeweils eine Diffusorstruktur in ein eigenes Messmuster integriert sein.In another embodiment of the invention the diffuser structures integrated into the at least one measurement pattern. Thus, the diffuser structures can be approximately in a single Be integrated measuring pattern. Alternatively, in each case a diffuser structure be integrated into a separate measurement pattern.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der die mindestens zwei Diffusorstrukturen, insbesondere drei oder vier Diffusorstrukturen, in ein einziges zusammenhängendes Messmuster integriert sind, ist die Richtungsabhängigkeit der von diesem Messmuster ausgehenden Streustrahlung durch die Mischung der von den einzelnen Diffusorstrukturen ausgehenden Streustrahlungsanteile mit jeweils vorhandener Anisotropie verringert. Damit wird der nicht-rotationssymmetrische Offset verringert.In the embodiment according to the invention, in which the at least two diffuser structures, in particular three or four diffuser structures, are integrated into a single coherent measurement pattern, the directional dependence of the scattered radiation emanating from this measurement pattern is reduced by the mixture of the scattered radiation components emanating from the individual diffuser structures, each with anisotropy present , This will be the reduced non-rotationally symmetric offset.

In einer Ausführungsform nach der Erfindung umfasst das die Diffusorstrukturen aufweisende Messmuster mehrere Musterabschnitte, welche jeweils eine identische geometrische Form aufweisen, und welche jeweils genau eine der Diffusorstrukturen umfassen. Die Musterabschnitte können etwa in dem Fall, in dem das Messmuster als Schachbrettmuster mit sich abwechselnden absorbierenden und nicht-absorbierenden Basisquadraten ausgebildet ist, jeweils die nicht-absorbierenden Quadrate sein. In dem Fall, in dem das Messmuster reflektiv zur Verwendung im EUV-Wellenlängenbereich ausgelegt ist, können die nicht-absorbierenden Basisquadrate reflektierend und die absorbierenden Basisquadrate nicht-reflektierend gestaltet sein. In einer Ausführungsform weist jedes der nicht-absorbierenden Basisquadrate eine Diffusorstruktur mit einer anderen Orientierung auf. Insbesondere ist das jeweilige Basisquadrat vollständig von der entsprechenden Diffusorstruktur ausgefüllt.In an embodiment according to the invention comprises the Having diffuser patterns having multiple pattern sections, each having an identical geometric shape, and each comprising exactly one of the diffuser structures. The pattern sections can be about in the case where the measurement pattern is using as a checkerboard pattern alternating absorbent and non-absorbent base squares is formed, each non-absorbent squares. In the case where the measurement pattern is reflective for use in the EUV wavelength range can be designed, the non-absorbing base squares reflective and non-reflective to the absorbing base squares be designed. In one embodiment, each of the non-absorbent base squares a diffuser structure with a different orientation. In particular, the respective base square completely filled by the corresponding diffuser structure.

In einer weiteren Ausführungsform des Messmusters, in welches die Diffusorstrukturen integriert sind, weist das Messmuster jeweils mehrere Musterabschnitte auf, welche jeweils eine identische geometrische Form aufweisen und jeweils mindestens zwei der Diffusorstrukturen enthalten. So können etwa die lichtdurchlässigen Basisquadrate eines schachbrettmusterartigen Messmusters jeweils in Unterquadrate aufgeteilt werden, die jeweils von unterschiedlich orientierten Diffusorstrukturen gebildet werden. Mehrere unterschiedlich orientierte Diffusorstrukturen bilden damit ein zusammenhängendes Diffusorflächenelement, welches wiederum den Musterabschnitt bildet.In a further embodiment of the measuring pattern, in which the diffuser structures are integrated, the measuring pattern respectively several pattern sections, each having an identical geometric Have shape and in each case at least two of the diffuser structures contain. Such as the translucent Base squares of a checkerboard pattern-like measurement pattern, respectively divided into sub-squares, each one different oriented diffuser structures are formed. Several different oriented diffuser structures thus form a coherent diffuser surface element, which in turn forms the pattern section.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform, in der die Diffusorstrukturen in jeweils ein Messmuster integriert sind, lässt sich die Maske dazu verwenden, wie bereits vorstehend zum erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt, nacheinander die Wellenfrontabweichung für unterschiedliche Orientierungen der Diffusorstruktur zu ermitteln. Daraus lässt sich dann der auf die Anisotropie der Diffusorstruktur zurückgehende nicht-rotationssymmetrische Offset ermitteln und die Wellenfrontmessung entsprechend kalibrieren.In the embodiment of the invention, in which the diffuser structures are integrated into a respective measurement pattern are, the mask can be used, as already executed above for the method according to the invention, successively the wavefront deviation for different Orientations of the diffuser structure to determine. This can be then due to the anisotropy of the diffuser structure determine non-rotationally symmetric offset and the wavefront measurement calibrate accordingly.

In einer ersten Ausführungsform werden die einzelnen Messmuster dadurch erzeugt, dass die Messmuster zusammen mit den Diffusorstrukturen jeweils um 90° gedreht auf der Maske angeordnet sind. Die Wellenfrontvermessung wird nacheinander oder alternativ gleichzeitig mit den einzelnen Messmustern durchgeführt, dabei kann das bildseitige Beugungsgitter mitgedreht werden oder auch nicht. In dieser Ausführungsform lassen sich alle nicht-rotationssymmetrischen Offsets bis auf die Vierwelligkeit kalibrieren. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere zur Wellenfrontvermessung des Projektionsobjektivs einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie im eingebauten Zustand.In In a first embodiment, the individual measurement patterns generated by the fact that the measurement patterns together with the diffuser structures respectively rotated by 90 ° are arranged on the mask. The wavefront survey is successively or alternatively simultaneously with the individual Measured patterns performed, while the image-side diffraction grating be rotated or not. In this embodiment all non-rotationally symmetric offsets except for the Calibrate quadrature. This embodiment is suitable especially for wavefront measurement of the projection lens an exposure system for microlithography in the built-in Status.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Maske zusätzlich zu den um 90° gedrehten Messstrukturen ein um 45° gedrehtes Messmuster mit einer darin enthaltenen analog gedrehten Diffusorstruktur. Zur Wellenfrontmessung mittels dieses Messmusters wird ein ebenfalls um 45° gedrehtes Beugungsgitter benötigt. Mit einer derartigen Maske können alle nicht-rotationssymmetrischen Offsets kalibriert werden.In In another embodiment, the mask additionally comprises to the rotated by 90 ° measuring structures rotated by 45 ° Measuring pattern with an analog twisted diffuser structure contained therein. For wavefront measurement by means of this measurement pattern is also a 45 ° rotated diffraction grating required. With Such a mask can all non-rotationally symmetric Offsets are calibrated.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist das Messmuster mit den darin integrierten Diffusorstrukturen eine vierzählige Symmetrie auf. Das heißt, das Messmuster wird bei einer Drehung um eine Symmetrieachse in Schritten von 90° jeweils auf sich selbst abgebildet. In dem Fall, in dem die Diffusorstrukturen alle in ein einziges zusammenhängendes Messmuster integriert sind, lassen sich durch die vierzählige Symmetrie alle Zernike-Koeffizienten mit Ausnahme der Vierwelligkeit, insbesondere die Einwelligkeit und Zweiwelligkeit, des nicht-rotationssymmetrischen Offsets unterdrücken.In a further embodiment according to the invention the measuring pattern with the integrated diffuser structures a fourfold symmetry. That is, the measurement pattern when rotated about an axis of symmetry in steps of 90 ° respectively imaged on itself. In the case where the diffuser structures all integrated into a single coherent measurement pattern are, can be through the fourfold symmetry all Zernike coefficients with the exception of quadrature, in particular the single-wave and two-wave, the non-rotationally symmetric Suppress offsets.

In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist das Messmuster mit den darin integrierten Diffusorstrukturen rotationssymmetrisch. Das heißt, sowohl das Messmuster als auch die darin integrierten Diffusorstrukturen sind rotationssymmetrisch. Insbesondere können die Diffusorstrukturen eine einzige zusammenhängende rotationssymmetrische Diffusorstruktur bilden. Damit können alle nicht-rotationssymmetrischen Offsets minimiert werden.In Another embodiment of the invention is Measuring pattern with the integrated diffuser structures rotationally symmetric. That is, both the measurement pattern and the integrated ones Diffuser structures are rotationally symmetric. In particular, you can the diffuser structures a single contiguous rotationally symmetric Form diffuser structure. This allows all non-rotationally symmetric Offsets are minimized.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitgestellt, welches umfasst: ein optisches System zum Abbilden von Maskenstrukturen auf ein Substrat sowie mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, Diffusorstrukturen, welche jeweils dazu konfiguriert sind, eintreffende elektromagnetische Strahlung zum Ausleuchten des optischen Systems, insbesondere der Pupille des optischen Systems, aufzuweiten, wobei die einzelnen Diffusorstrukturen in mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, unterschiedlichen Orientierungen angeordnet sind. In einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Projektionsbelichtungsanlage als EUV-Projektionsbelichtungsanlage konfiguriert. In weiteren Ausführungsformen umfasst die Projektionsbelichtungsanlage die vorstehend genannte Maske in einer der beschriebenen Ausführungsformen. In weiteren Ausführungsformen ist die Projektionsbelichtungsanlage dazu konfiguriert, das vorstehend beschriebene Verfahren nach der Erfindung durchzuführen.Farther According to the invention, a projection exposure apparatus provided for microlithography, which comprises: an optical system for imaging mask structures on a substrate and at least two, in particular at least three, diffuser structures, each configured to receive incoming electromagnetic radiation for illuminating the optical system, in particular the pupil of the optical system, with the individual diffuser structures in at least two, in particular at least three, different Orientations are arranged. In one embodiment According to the invention, the projection exposure apparatus is an EUV projection exposure apparatus configured. In further embodiments, the Projection exposure system the above mask in one the described embodiments. In other embodiments the projection exposure apparatus is configured as above to carry out described method according to the invention.

Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage bzw. die erfindungsgemäße Maske übertragen werden, und umgekehrt. Die sich daraus ergebenden Ausführungsformen sollen von der Offenbarung der Erfindung ausdrücklich umfasst sein.The with respect to the embodiments listed above of the inventive method specified features can according to the inventive Device or the projection exposure apparatus according to the invention or transmit the mask according to the invention be, and vice versa. The resulting embodiments are expressly included in the disclosure of the invention be.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:following Be exemplary embodiments of an inventive Device for wavefront measurement of an optical system on the basis of attached schematic drawings explained in more detail. It shows:

1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems mit einer objektseitig angeordneten Kohärenzmaske, 1 FIG. 2 a schematic side view of a first embodiment of a device according to the invention for wavefront measurement of an optical system with a coherence mask arranged on the object side, FIG.

2 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Kohärenzmaske gemäß 1 mit einem darauf angeordneten Messmuster, 2 a plan view of a first embodiment of the coherence mask according to 1 with a measuring pattern arranged thereon,

3 eine Veranschaulichung der Ausrichtung von in dem Messmuster gemäß 2 integrierten Diffusorstrukturen, 3 an illustration of the alignment of in the measurement pattern according to 2 integrated diffuser structures,

4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kohärenzmaske gemäß 1 mit mehreren darauf angeordneten Messmustern, 4 a further embodiment of a coherence mask according to the invention according to 1 with several measurement patterns arranged on it,

5 eine Veranschaulichung der jeweiligen Orientierung von in den Messmustern gemäß 4 integrierten Diffusorstrukturen, 5 an illustration of the respective orientation of in the measurement patterns according to 4 integrated diffuser structures,

6 eine Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kohärenzmaske gemäß 1, 6 an illustration of another embodiment of a coherence mask according to the invention according to 1 .

7 eine Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kohärenzmaske gemäß 1, 7 an illustration of another embodiment of a coherence mask according to the invention according to 1 .

8 eine Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer Kohärenzmaske gemäß 1, sowie 8th an illustration of another embodiment of a coherence mask according to 1 , such as

9 eine Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform einer Kohärenzmaske gemäß 1. 9 an illustration of another embodiment of a coherence mask according to 1 ,

Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer AusführungsbeispieleDetailed description inventive embodiments

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.In the embodiments described below are functionally or structurally similar elements as far as possible with the same or similar Provided with reference numerals. Therefore, to understand the Features of the individual elements of a particular embodiment to the description of other embodiments or the general description of the invention will be referred to.

1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Wellenfrontvermessung eines optischen System 12, beispielsweise in Gestalt einer Projektionsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das zu vermessende optische System 12 auf EUV-Strahlung, d. h. extrem ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge von z. B. 13,4 nm, ausgelegt. Das optische System 12 umfasst dazu lediglich reflektive optische Elemente in Gestalt von Spiegeln. 1 veranschaulicht neben einer optischen Achse 13 des optischen Systems 12 eine Aperturblende 14, welche eine Pupille 16 des optischen Systems 12 definiert. 1 shows an embodiment of a device according to the invention 10 for wavefront measurement of an optical system 12 For example, in the form of a projection optics of a projection exposure system for microlithography. In the present embodiment, the optical system to be measured is 12 on EUV radiation, ie extreme ultraviolet radiation having a wavelength of z. B. 13.4 nm, designed. The optical system 12 includes only reflective optical elements in the form of mirrors. 1 illustrated next to an optical axis 13 of the optical system 12 an aperture stop 14 which is a pupil 16 of the optical system 12 Are defined.

Die Vorrichtung 10 umfasst eine Strahlungsquelle 16, welche als Plasmaquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung 20 in Gestalt von EUV-Strahlung ausgelegt ist. Die elektromagnetische Strahlung 20 wird mittels eines Beleuchtungsspiegels 22 auf eine Kohärenzmaske 24 eines Scherinterferometers gelenkt. Das Scherinterferometer umfasst die Kohärenzmaske 24, ein Beugungsgitter 26 sowie einen Detektor 28. Das Beugungsgitter 26 sowie der Detektor 28 können einen Substrattisch bzw. eine sogenannte „Wafer Stage” einer Belichtungsanlage für die Mikrolithographie integriert sein. Die Kohärenzmaske 24 kann, wie in 1 dargestellt, als Transmissionsmaske konfiguriert sein. Alternativ kann die Kohärenzmaske aber auch als Reflexionsmaske gestaltet sein.The device 10 includes a radiation source 16 , which as a plasma source for generating electromagnetic radiation 20 is designed in the form of EUV radiation. The electromagnetic radiation 20 is by means of a lighting mirror 22 on a coherence mask 24 a shear interferometer steered. The shear interferometer includes the coherence mask 24 , a diffraction grating 26 and a detector 28 , The diffraction grating 26 as well as the detector 28 For example, a substrate table or a so-called "wafer stage" of an exposure apparatus for microlithography can be integrated. The coherence mask 24 can, as in 1 shown to be configured as a transmission mask. Alternatively, the coherence mask can also be designed as a reflection mask.

Die Kohärenzmaske 24 weist mindestens ein nachstehend genauer beschriebenes Messmuster auf, welches auf das in der Bildebene des optischen Abbildungssystems 12 angeordnete Beugungsgitter 26 abgebildet wird. Durch die Überlagerung der durch Beugung erzeugten Wellen entsteht ein Überlagerungsmuster in Form eines Interferogramms auf einer Detektorfläche 30 des Detektors 28. Durch Auswertung von mittels des Detektors 28 erfassten Interferogrammen mit einer Auswerteeinrichtung 32 wird die Wellenfront der elektromagnetischen Strahlung 20 nach Durchlaufen des optischen Systems 12 gemessen und daraus eine Abweichung der gemessenen Wellenfront von einer erwarteten Sollwellenfront ermittelt. Die Funktionsweise eines Scherinterferometers ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt und wird daher an dieser Stelle nicht weiter vertieft.The coherence mask 24 has at least one measurement pattern described in more detail below, which is that in the image plane of the optical imaging system 12 arranged diffraction gratings 26 is shown. The superimposition of the waves generated by diffraction produces an overlay pattern in the form of an interferogram on a detector surface 30 of the detector 28 , By evaluation by means of the detector 28 recorded interferograms with an evaluation 32 becomes the wavefront of electromagnetic radiation 20 after passing through the optical system 12 measured and determined therefrom a deviation of the measured wavefront of an expected desired wavefront. The operation of a shear interferometer is known in principle to the person skilled in the art and therefore will not be further elaborated here.

Die Vorrichtung 10 gemäß 1 kann derart konfiguriert sein, dass sie unabhängig von einer Projektionsbelichtungsanlage im Labor zur Vermessung eines einzelnen optischen Systems 12, wie etwa einer mikrolithographischen Projektionsoptik, eingesetzt werden kann. In einer alternativen Ausführungsform ist die Vorrichtung 10 in eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie integriert. In diesem Fall wird auch von einem sogenannten Betriebsinterferometer gesprochen, da die Wellenfrontvermessung unter Verwendung von Strahlung derselben Wellenlänge erfolgt, wie sie von der Projektionsbelichtungsanlage im normalen Belichtungsbetrieb eingesetzt wird.The device 10 according to 1 can be like that be configured to be independent of a projection exposure equipment in the laboratory for measuring a single optical system 12 , such as a microlithographic projection optics, can be used. In an alternative embodiment, the device is 10 integrated into a microlithographic projection exposure machine. In this case, it is also referred to as a so-called operational interferometer, since the wavefront measurement is carried out using radiation of the same wavelength as used by the projection exposure apparatus in the normal exposure mode.

Wie in 1 angedeutet, kann die Vorrichtung 10 in einer Ausführungsform eine zeichnerisch nicht dargestellte Drehvorrichtung aufweisen, mit der die Kohärenzmaske 24 um die optische Achse 13 des optischen Systems 12 in einer Drehrichtung 25 drehbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch das optische System 12 mit einer ebenfalls nicht zeichnerisch dargestellten Dreheinrichtung um die optische Achse 13 in einer Drehrichtung 17 drehbar sein. Weiterhin kann auch das Beugungsgitter 26 mittels einer ebenfalls nicht zeichnerisch dargestellten weiteren Dreheinrichtung um die optische Achse 13 in einer Drehrichtung 27 drehbar gelagert sein.As in 1 implied, the device can 10 in one embodiment, a turning device, not shown in the drawing, with which the coherence mask 24 around the optical axis 13 of the optical system 12 in one direction of rotation 25 is rotatable. Alternatively or additionally, also the optical system 12 with a likewise not shown drawing device around the optical axis 13 in one direction of rotation 17 be rotatable. Furthermore, the diffraction grating can also be used 26 by means of another turning device likewise not shown in the drawing around the optical axis 13 in one direction of rotation 27 be rotatably mounted.

Die Konfiguration der Vorrichtung 10 mit einer drehbaren Kohärenzmaske 24, einem drehbaren optischen System 12 und/oder einem drehbaren Beugungsgitter 26 ergibt sich je nach erfindungsgemäßer Ausführungsform zur Wellenfrontmessung, wie aus der nachstehenden Beschreibung deutlich wird.The configuration of the device 10 with a rotatable coherence mask 24 , a rotatable optical system 12 and / or a rotatable diffraction grating 26 depending on the embodiment of the invention for wavefront measurement, as will become apparent from the following description.

2 zeigt eine erste Ausführungsform der Kohärenzmaske 24 gemäß 1 in Draufsicht. Die Kohärenzmaske 24 weist ein Messmuster 34 in Gestalt eines Schachbrettmusters auf, welches vier hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung 20 absorbierend wirkende Musterabschnitte 36 sowie fünf transmittierend wirkende Musterabschnitte 38, jeweils in Gestalt von Basisquadraten des Schachbrettmusters, aufweist. 2 shows a first embodiment of the coherence mask 24 according to 1 in plan view. The coherence mask 24 has a measurement pattern 34 in the form of a checkerboard pattern, which four in terms of electromagnetic radiation 20 absorbent pattern sections 36 and five transmissive pattern sections 38 , in the form of base squares of the checkerboard pattern, respectively.

Die transmittierenden Musterabschnitte 38 sind jeweils von einer diffraktiven Diffusorstruktur 40 ausgefüllt. Die Diffusorstruktur 40 ist als Oberflächenstruktur mit binärem geschecktem Muster ausgebildet und derart konfiguriert, dass die eintreffende elektromagnetische Strahlung 20 zum Ausleuchten der Pupille 16 des optischen Systems 12 durch Streuung aufgeweitet wird. Die Diffusorstrukturen 40 dienen damit dazu, bei der Wellenfrontvermessung die gesamte Pupille 16 des optischen Systems 12 zu füllen. Die Diffusorstruktur kann neben dem in 2 gezeigten gescheckten Muster auch beispielsweise durch eine Vielzahl von Punktstrukturen gebildet werden.The transmitting pattern sections 38 are each of a diffractive diffuser structure 40 filled. The diffuser structure 40 is designed as a surface pattern with a binary pied pattern and configured such that the incoming electromagnetic radiation 20 to illuminate the pupil 16 of the optical system 12 is widened by scattering. The diffuser structures 40 thus serve, in the wavefront measurement, the entire pupil 16 of the optical system 12 to fill. The diffuser structure can be in addition to the in 2 also be formed, for example, by a plurality of dot structures.

Die Diffusorstruktur 40 kann beispielweise mit Streustrukturen, etwa in Gestalt von das gescheckte Muster bildenden geometrischen Basisstrukturen oder der genannten Punktstrukturen, strukturiert sein, die zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in einem Größenbereich zwischen 50 nm und 200 nm liegen. In einer weiteren Ausführungsform der Diffusorstruktur 40 ist diese mit Streustrukturen strukturiert, die zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in einem Größenbereich zwischen 100 nm und 400 nm liegen. In einer darüber hinaus weiteren Variante der erfindungsgemäßen Diffusorstruktur ist diese mit Streustrukturen strukturiert, die zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in einem Größenbereich zwischen 200 nm und 800 nm liegen.The diffuser structure 40 For example, it can be structured with scattering structures, such as in the form of the pebbled pattern forming geometric base structures or the aforementioned point structures, which are at least partially, in particular predominantly, in a size range between 50 nm and 200 nm. In a further embodiment of the diffuser structure 40 this is structured with scattering structures which are at least partially, in particular predominantly, in a size range between 100 nm and 400 nm. In a further variant of the diffuser structure according to the invention, it is structured with scattering structures which are at least partially, in particular predominantly, in a size range between 200 nm and 800 nm.

Das Layout der Diffusorstruktur 40 ist durch das Zufallsprinzip geprägt, um eine möglichst zufällige Richtungsverteilung der Streustrahlung in der elektromagnetischen Strahlung 20 nach Durchlaufen der Kohärenzmaske 24 zu bewirken. Das Layout der Diffusorstruktur 40 wird beispielsweise am Computer einmal erzeugt und dann für jede der in dem Messmuster 34 enthaltenen Diffusorstrukturen 40 identisch auf die Maske 24 geschrieben. Dabei ist in der Ausführungsform gemäß 2 die Orientierung der identisch gestalteten Diffusorstrukturen 40, wie in 3 gezeigt, in allen Musterabschnitten 38 gleich, was in 3 jeweils mit den nach oben weisenden Pfeilen verdeutlich ist.The layout of the diffuser structure 40 is characterized by the random principle, as random as possible directional distribution of the scattered radiation in the electromagnetic radiation 20 after passing through the coherence mask 24 to effect. The layout of the diffuser structure 40 For example, it is generated once on the computer and then for each of the in the measurement pattern 34 contained diffuser structures 40 identical to the mask 24 written. It is in the embodiment according to 2 the orientation of the identically designed diffuser structures 40 , as in 3 shown in all sample sections 38 no matter what 3 each with the upward pointing arrows is clarified.

Dadurch, dass die Diffusorstrukturen 40 in bezüglich der Dimensionierung der Struktur des gescheckten Musters relativ klein dimensionierte Musterabschnitte 38 geschrieben sind, weist die resultierende Streustrahlung keine vollständige Isotropie auf. Die mittels der Vorrichtung 10 bestimmte Wellenfrontabweichung des optischen Systems 12 weist damit einen auf die jeweilige Diffusorstruktur 40 zurückgehenden Anteil auf. Dieser Anteil der Wellenfrontabweichung wird, ggf. zusammen mit weiteren auf die Messanordnung zurückgehenden Anteilen, auch als sogenannter Offset bezeichnet. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der nicht-rotationssymmetrische Offset ermittelt. Daraufhin wird die gemessene Wellenfrontabweichung mit dem ermittelten Offset kalibriert.Because of the diffuser structures 40 in respect of the dimensioning of the structure of the pied pattern relatively small-sized pattern sections 38 are written, the resulting scattered radiation does not have complete isotropy. The means of the device 10 certain wavefront deviation of the optical system 12 thus points to the respective diffuser structure 40 decreasing share. This fraction of the wavefront deviation is also referred to as so-called offset, possibly together with other components attributable to the measurement arrangement. By means of the method according to the invention, the non-rotationally symmetric offset is determined. The measured wavefront deviation is then calibrated with the determined offset.

In einer ersten, in 2 veranschaulichten, Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kohärenzmaske 24 nacheinander in mehreren Drehstellungen in Bezug auf das optische System 12 angeordnet. Das Beugungsgitter 26 wird mit der Drehung der Kohärenzmaske 24 mitgeführt. Für jede Drehstellung wird die zugehörige Wellenfrontabweichung bestimmt. Daraufhin werden die für die verschiedenen Orientierungen bestimmten Wellenfrontabweichungen gemittelt und von der gemittelten Wellenfrontabweichung rotationsinvariante Anteile abgezogen. Darunter ist zu verstehen, dass diejenigen Anteile der Wellenfrontabweichung, die sich nicht mit dem Messmuster mitdrehen, abgezogen werden. Diese Anteile sind Wellenfrontabweichungen, die auf das optische System zurückgehen. Der nach der Subtraktion der rotationsinvarianten Anteile verbleibende Anteil ist der nicht-rotationssymmetrische Anteil der ermittelten Wellenfrontabweichung, der auf das Messsystem zurückgeht.In a first, in 2 Embodiment of the inventive method is the coherence mask 24 successively in several rotational positions with respect to the optical system 12 arranged. The diffraction grating 26 comes with the rotation of the coherence mask 24 carried. For each rotational position, the associated wavefront deviation is determined. Thereupon, the wavefront deviations determined for the different orientations are averaged and, from the averaged wavefront deviation, rotation-invariant components le deducted. By this is meant that those portions of the wavefront aberration that do not rotate with the measurement pattern are subtracted. These components are wavefront aberrations due to the optical system. The fraction remaining after the subtraction of the rotationally invariant components is the non-rotationally symmetric component of the determined wavefront deviation, which is due to the measuring system.

Dieser Anteil wird auch als Offset bezeichnet und ist damit der Anteil, der allgemein durch das Beleuchtungssystem, d. h. durch die Strahlungsquelle 18 und den Beleuchtungsspiegel 22, die Kohärenzmaske 24, die Diffusorstrukturen 40, das Messmuster 34, das Beugungsgitter 26 und/oder den Detektor beeinflusst wird. Der Offset wird jedoch maßgeblich durch den auf die Diffusorstrukturen 40 zurückgehenden Anteil beeinflusst.This proportion is also referred to as offset and is thus the proportion that is generally due to the illumination system, ie by the radiation source 18 and the illumination mirror 22 , the coherence mask 24 , the diffuser structures 40 , the measurement pattern 34 , the diffraction grating 26 and / or the detector is affected. However, the offset is significantly affected by the on the diffuser structures 40 declining share.

Der Offset kann auch als „Achskonstante” bezeichnet werden, da dessen Bestimmung anhand verschiedener Drehstellungen der Kohärenzmaske bezüglich des optischen Systems erfolgt. Der Offset dient dann der Kalibrierung der ermittelten Wellenfrontabweichung. Dabei wird der Offset von der ermittelten Wellenfrontabweichung abgezogen, um die Wellenfrontabweichung von den Einflüssen des Messsystems und insbesondere den Einflüssen der Diffusorstrukturen 40 zu bereinigen.The offset can also be referred to as "axis constant", since its determination is based on different rotational positions of the coherence mask with respect to the optical system. The offset then serves to calibrate the detected wavefront deviation. In this case, the offset is subtracted from the determined wavefront deviation, the wavefront deviation from the influences of the measuring system and in particular the influences of the diffuser structures 40 to clean.

In einem Ausführungsbeispiel, in dem nicht die Kohärenzmaske 24 in unterschiedlichen Drehstellungen bezüglich des optischen Systems 12 angeordnet wird, sondern stattdessen das optische System 12 gedreht wird, erfolgt nach der Mittelung der für die unterschiedlichen Drehstellungen erhaltenen Wellenfrontabweichungen die Subtraktion der rotationsinvarianten Anteile derart, dass die Anteile, die sich mit dem optischen System 12 mitdrehen, von den gemessenen Wellenfrontabweichungen abgezogen werden. In einem alternativen Auswerteverfahren werden zunächst für die in den unterschiedlichen Orientierungen gemessenen Wellenfrontabweichungen jeweils die zugehörigen Zernike-Koeffizienten ermittelt, daraufhin die jeweiligen Zernike-Koeffizienten gemittelt und die rotationsinvarianten Zernike-Koeffizienten (z. B. Z4) gestrichen.In one embodiment, where not the coherence mask 24 in different rotational positions with respect to the optical system 12 is arranged, but instead the optical system 12 is rotated, takes place after the averaging of the wavefront deviations obtained for the different rotational positions, the subtraction of the rotationally invariant shares such that the proportions associated with the optical system 12 rotate, subtract from the measured wavefront deviations. In an alternative evaluation method, first the associated Zernike coefficients are determined for the wavefront deviations measured in the different orientations, then the respective Zernike coefficients are averaged and the rotation-invariant Zernike coefficients (eg Z4) are deleted.

Wie bereits vorstehend erwähnt, wird in einer ersten Ausführungsform des in den 2 und 3 veranschaulichten Messverfahrens die Kohärenzmaske 24 zusammen mit dem Beugungsgitter 26 in eine Vielzahl von Orientierungen verdreht. Damit können alle Welligkeiten des Offsets kalibriert werden. In einer alternativen Ausführungsform wird lediglich die Kohärenzmaske 24 frei gedreht, während das Beugungsgitter 26 fest bleibt. In diesem Fall können bis auf die Vierwelligkeit alle Offsets kalibriert werden.As already mentioned above, in a first embodiment of the in the 2 and 3 illustrated the coherence mask 24 together with the diffraction grating 26 twisted into a variety of orientations. This allows all ripples of the offset to be calibrated. In an alternative embodiment, only the coherence mask will be used 24 freely rotated while the diffraction grating 26 stays firm. In this case, all offsets can be calibrated except for the quadrature.

In einer weiteren Ausführungsform wird in einzelnen Schritten die Kohärenzmaske 24 jeweils um 90° gedreht im Maskenhalter einer zugehörigen Projektionsbelichtungsanlage positioniert und die jeweiligen vorstehend beschriebenen Messungen durchgeführt. Damit lassen sich alle nicht-rotationssymmetrischen Offsets bis auf die Vierwelligkeit einer Projektionsoptik im in die Belichtungsanlage eingebauten Zustand kalibrieren.In a further embodiment, the coherence mask is formed in individual steps 24 each rotated by 90 ° in the mask holder of an associated projection exposure system and carried out the respective measurements described above. Thus, all non-rotationally symmetric offsets can be calibrated to the quadrature of a projection optics in the state installed in the exposure system.

Die 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kohärenzmaske 24. Auf dieser ist das bereits in 2 gezeigte Messmuster mit den darin enthaltenen Diffusorstrukturen 40 in identischer Gestaltung in vier unterschiedlichen, jeweils um 90° gedrehten Orientierungen angeordnet. Die Messmuster 34 in den einzelnen Orientierungen sind in den 4 und 5 mit den Bezugszeichen 34-1 bis 34-4 bezeichnet. Damit sind auch die Diffusorstrukturen 40, von denen beispielhaft eine erste Diffusorstruktur 40a in den 4 und 5 bezeichnet ist, in den einzelnen Messmustern 34-1 bis 34-4 in jeweils um 90° gedrehten Orientierungen angeordnet.The 4 and 5 show a further embodiment of the coherence mask according to the invention 24 , On this is already in 2 shown measuring pattern with the diffuser structures contained therein 40 arranged in identical design in four different, each rotated by 90 ° orientations. The measurement patterns 34 in the individual orientations are in the 4 and 5 with the reference numerals 34-1 to 34-4 designated. So are the diffuser structures 40 of which, by way of example, a first diffuser structure 40a in the 4 and 5 is designated in the individual measurement patterns 34-1 to 34-4 arranged in each rotated by 90 ° orientations.

Für jedes der Messmuster 34-1 bis 34-4 wird nacheinander eine Wellenfrontmessung durchgeführt und die ermittelten Wellenfrontabweichungen, wie vorstehend erläutert, ausgewertet. In einer alternativen Ausführungsform weist das Messmuster 34 keine vierzählige Symmetrie auf, und die einzelnen Messmuster 34-1 bis 34-4 unterscheiden sich lediglich dadurch, dass die Diffusorstrukturen 40 um jeweils 90° gedreht sind. Die Messmuster selbst bleiben in ihrer Orientierung unverändert.For each of the measurement patterns 34-1 to 34-4 A wavefront measurement is carried out in succession and the determined wavefront deviations, as explained above, evaluated. In an alternative embodiment, the measurement pattern 34 no fourfold symmetry, and the individual measurement patterns 34-1 to 34-4 differ only in that the diffuser structures 40 rotated by 90 °. The measurement patterns themselves remain unchanged in their orientation.

In einer weiteren, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform ist auf der Kohärenzmaske 24 gemäß 4 zusätzlich noch ein gegenüber dem Messmuster 34-1 um 45° gedrehtes Messmuster angeordnet. Weiterhin weist das Beugungsgitter 26 zusätzlich eine um den Winkel 45° gedrehte Gitterstruktur auf. In diesem Fall können alle nicht-rotationssymmetrischen Offsets, die durch das Messmuster und die Streustruktur hervorgerufen werden, kalibriert werden.In another, not graphically illustrated embodiment is on the coherence mask 24 according to 4 additionally one opposite the measuring pattern 34-1 Arranged by 45 ° rotated measurement pattern. Furthermore, the diffraction grating has 26 in addition to a rotated by 45 ° grid structure. In this case, all non-rotationally symmetric offsets caused by the measurement pattern and the scattering structure can be calibrated.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ist in einer weiteren Ausführungsform der Messvorrichtung 10 das optische System 12 bezüglich seiner optischen Achse 13 drehbar gelagert, wie in 1 mit dem Pfeil 17 veranschaulicht. Bei der Vermessung des Offsets wird dann das optische System 17 in unterschiedlichen Drehstellungen angeordnet. Ist das optische System 12 um beliebige Winkel drehbar, lassen sich alle nicht-rotationssymmetrischen Offsets bestimmen.As already mentioned above, in a further embodiment of the measuring device 10 the optical system 12 with respect to its optical axis 13 rotatably mounted, as in 1 with the arrow 17 illustrated. The measurement of the offset then becomes the optical system 17 arranged in different rotational positions. Is the optical system 12 rotatable by any angle, all non-rotationally symmetric offsets can be determined.

Die 6 bis 9 zeigen Ausführungsformen einer Kohärenzmaske 24, die dazu konfiguriert sind, den nicht-rotationssymmetrischen Offset in der gemessenen Wellenfront zu verringern. In der in 6 veranschaulichten Ausführungsform der Kohärenzmaske 24 ist ein Messmuster 34 enthalten, welches gegenüber dem z. B. in 2 gezeigten Messmuster 34 hinsichtlich der Anordnung der Musterabschnitte 36 und 38 invertiert ist.The 6 to 9 show embodiments of a coherence mask 24 that is configured are to reduce the non-rotationally symmetric offset in the measured wavefront. In the in 6 illustrated embodiment of the coherence mask 24 is a measurement pattern 34 included, which compared to the z. In 2 shown measurement pattern 34 with regard to the arrangement of the pattern sections 36 and 38 is inverted.

In den vier transmittierenden Musterabschnitten 38 sind die jeweiligen darin enthaltenen Diffusorstrukturen 40-1 bis 40-4 in um jeweils 90° gedrehten Orientierungen angeordnet. Damit weisen das Messmuster 34 sowie die darin integrierten Diffusorstrukturen 40 eine vierzählige Symmetrie auf. Das Messmuster 34 und die diffraktiven Streustrukturen haben damit dieselbe Symmetrie. Bei Vermessung der Wellenfrontabweichung mittels der Kohärenzmaske 24 gemäß 6 wird damit der Offset minimiert. Insbesondere werden dabei alle Zernike-Koeffizienten mit Ausnahme der Vierwelligkeit, insbesondere die Einwelligkeit und die Zweiwelligkeit, des Offsets unterdrückt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die durch die einzelnen Diffusorstrukturen 40-1 bis 40-4 erzeugten Asymmetrien im resultierenden Streulicht sich gegeneinander aufheben.In the four transmissive pattern sections 38 are the respective diffuser structures contained therein 40-1 to 40-4 arranged in rotated by 90 ° orientations. This shows the measurement pattern 34 as well as the integrated diffuser structures 40 a fourfold symmetry. The measurement pattern 34 and the diffractive scattering structures thus have the same symmetry. When measuring the wavefront deviation by means of the coherence mask 24 according to 6 so that the offset is minimized. In particular, all Zernike coefficients, with the exception of the four-wave ripple, in particular the single ripple and the double ripple, of the offset are suppressed. This is due to the fact that through the individual diffuser structures 40-1 to 40-4 generated asymmetries in the resulting scattered light cancel each other out.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kohärenzmaske mit einem Messmuster 34, welches gegenüber dem Messmuster von 34 einen größeren Ausschnitt eines Schachbrettmusters umfasst. In diesem Messmuster 34 sind die Diffusorstrukturen 40-1 bis 40-4 ebenfalls in vier unterschiedlichen, um 90° gedrehten Richtungen angeordnet. Das Messmuster 34 mit den Diffusorstrukturen 40 weist jedoch keine vierzählige Symmetrie auf, wie das beim Messmuster 34 gemäß 6 der Fall ist. Durch die Variation der Orientierung der Diffusorstrukturen 40 erhält man jedoch auch hier eine Mischung der Streufelder, was dazu führt, dass der Offset minimiert wird. 7 shows a further embodiment of a coherence mask with a measurement pattern 34 which is opposite to the measuring pattern of 34 a larger section of a checkerboard pattern includes. In this measurement pattern 34 are the diffuser structures 40-1 to 40-4 also arranged in four different, rotated by 90 ° directions. The measurement pattern 34 with the diffuser structures 40 however, has no fourfold symmetry, as in the measurement pattern 34 according to 6 the case is. By varying the orientation of the diffuser structures 40 However, you get a mixture of stray fields here too, which means that the offset is minimized.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kohärenzmaske 24 mit einem Messmuster 34, welches von seiner Grundstruktur her dem Messmuster 34 gemäß 6 entspricht. Im Unterschied zum Messmuster gemäß 6 weist das Messmuster 34 gemäß 8 jedoch in den transmittierenden Musterabschnitten 38 jeweils eine Vielzahl von Diffusorstrukturen 140 auf. Die Diffusorstrukturen 140 sind im Vergleich zu den Diffusorstrukturen 40 gemäß 6 kleinflächiger, in dem vorliegenden Beispiel mit lediglich einem Viertel der Kantenlänge, gestaltet. Die transmittierenden Musterabschnitte 38 gemäß 8 sind damit jeweils mit einer Vielzahl von Diffusorstrukturen 140, und zwar jeweils mit den Diffusorstrukturen 140a, 140b, 140c und 140d gefüllt. Die Diffusorstrukturen 140a, 140b, 140c und 140d weisen jeweils unterschiedliche Orientierungen auf. 8th shows a further embodiment of the coherence mask according to the invention 24 with a measurement pattern 34 , which of its basic structure is the measurement pattern 34 according to 6 equivalent. In contrast to the measurement pattern according to 6 has the measurement pattern 34 according to 8th however, in the transmitting pattern sections 38 each a variety of diffuser structures 140 on. The diffuser structures 140 are compared to the diffuser structures 40 according to 6 smaller area, in the present example with only a quarter of the edge length designed. The transmitting pattern sections 38 according to 8th are thus each with a variety of diffuser structures 140 , in each case with the diffuser structures 140a . 140b . 140c and 140d filled. The diffuser structures 140a . 140b . 140c and 140d each have different orientations.

Mit anderen Worten ist in der Ausführungsform gemäß 8 eine Basisstruktur des Messmusters 34 in Gestalt eines transmittierenden Musterabschnitts 38 in rechteckige Unterstrukturen unterteilt. Die Unterstrukturen werden jeweils von den Diffuserstrukturen 140 gebildet. Die Diffusorstrukturen 140 der einzelnen Unterstrukturen sind zueinander gedreht. Dies erhöht die Durchmischung des Streufeldes in der Pupillenebene und minimiert so den Offset.In other words, in the embodiment according to FIG 8th a basic structure of the measurement pattern 34 in the form of a transmissive pattern section 38 divided into rectangular substructures. The substructures are each of the diffuser structures 140 educated. The diffuser structures 140 the individual substructures are rotated to each other. This increases the mixing of the stray field in the pupil plane and thus minimizes the offset.

9 veranschaulicht schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kohärenzmaske 24. Diese weist ein rotationssymmetrisches Messmuster 134 in Verbindung mit rotationssymmetrischen Diffusorstrukturen 240 auf. Mit einer derartigen Kohärenzmaske lässt sich der Offset aller nicht-rotationssymmetrischen Wellenfrontabweichungen minimieren. 9 schematically illustrates another embodiment of a coherence mask according to the invention 24 , This has a rotationally symmetric measurement pattern 134 in connection with rotationally symmetrical diffuser structures 240 on. With such a coherence mask, the offset of all non-rotationally symmetric wavefront aberrations can be minimized.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 wird die Wellenfront mit einer Vielzahl von Kanälen parallel gemessen, wodurch die Zeitdauer verringert wird, die für die Wellenfrontvermessung des optischen Systems 12 in Gestalt eines Projektionsobjektivs über das gesamte Objektfeld notwendig ist. Außerdem erlaubt dies die Messung von sogenannten „globalen Aberrationen”, wie Verzeichnung und Bildschale. In einer Ausführungsform besitzen die Messkanäle dieselbe Orientierung. Damit ist der Hauptbeitrag des Offsets in der Diffusorstruktur fest kodiert, eine geringe Variation rührt dann von Fertigungsfehlern, die zu Differenzen zwischen den Diffusorstrukturen führen. Es genügt, den Offset an einer Kohärenzmaske zu messen. Die Variation zwischen den Kanälen kann durch Kanalüberlappung in beiden Koordinaten der Maskenstruktur gemessen werden und dadurch kalibriert werden.In one embodiment of the device according to the invention 10 For example, the wavefront is measured in parallel with a plurality of channels, thereby reducing the time required for wavefront measurement of the optical system 12 in the form of a projection lens over the entire object field is necessary. In addition, this allows the measurement of so-called "global aberrations", such as distortion and image shell. In one embodiment, the measurement channels have the same orientation. Thus, the main contribution of the offset in the diffuser structure is hard-coded, a small variation stems from manufacturing errors that lead to differences between the diffuser structures. It is sufficient to measure the offset on a coherence mask. The variation between the channels can be measured by channel overlap in both coordinates of the mask structure and thereby calibrated.

1010: Vorrichtung zur Wellenfrontvermessungcontraption for wavefront measurement
1212: optisches Systemoptical system
1313: optische Achseoptical axis
1414: Aperturblendeaperture
1616: Pupillepupil
1717: Drehrichtungdirection of rotation
1818: Strahlungsquelleradiation source
2020: elektromagnetische Strahlungelectromagnetic radiation
2222: Beleuchtungsspiegellighting levels
2424: Kohärenzmaskecoherence mask
2525: Drehrichtungdirection of rotation
2626: Beugungsgitterdiffraction grating
2727: Drehrichtungdirection of rotation
2828: Detektordetector
3030: Detektorflächedetector surface
3232: Auswerteeinrichtungevaluation
34, 34a34 34a: Messmustermeasurement pattern
3636: absorbierender Musterabschnittabsorbent swatch
3838: transmittierender Musterabschnitttransmissive swatch
40, 40a40 40a: Diffusorstrukturdiffuser structure
134134: Messmustermeasurement pattern
140a, 140b, 140c, 140d140a, 140b, 140c, 140d: Diffusorstrukturdiffuser structure
240240: Diffusorstrukturdiffuser structure

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2004/090490 A1 [0004]
DE 102005041373 A1 [0013]
- US 6307635 B1 [0016]

Claims

Mask ( 24 ) for the wavefront measurement of an optical system ( 12 ) with: at least two diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ), each configured to receive incoming electromagnetic radiation ( 20 ) for illuminating the optical system ( 12 ), whereby the individual diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) in at least two different orientations on the mask ( 24 ) are arranged.

A mask according to claim 1, wherein the diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) are configured such that the electromagnetic radiation ( 20 ) after interaction with the respective diffuser structure ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) has anisotropy, and the diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) are arranged in different orientations on the mask in such a way that those of the individual diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) have different orientations.

A mask according to claim 1 or 2, which is used for wavefront measurement of the optical system ( 12 ) by means of electromagnetic radiation ( 20 ) is configured in the EUV and / or high-frequency wavelength range.

A mask according to any one of the preceding claims, wherein the diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) are designed identically.

A mask according to any one of the preceding claims, which is a coherence mask ( 24 ) is configured for shear interferometric wavefront measurement, which has at least one coherent measurement pattern ( 34 . 134 ) and in the wavefront measurement of the optical system ( 12 ) is arranged on the object side.

A mask according to claim 5, wherein the diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) into the at least one measurement pattern ( 34 . 134 ) are integrated.

A mask according to claim 6, wherein the at least two diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) into a single coherent measurement pattern ( 34 . 134 ) are integrated.

A mask according to claim 7, in which the diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) ( 34 . 134 ) comprises a plurality of pattern sections, each having an identical geometric shape and each exactly one of the diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) exhibit.

A mask according to claim 7 or 8, wherein the measurement patterns ( 34 . 134 ) each several sample sections ( 38 ) each having an identical geometric shape and at least two of the diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) contain.

A mask according to any one of claims 7 to 9, wherein the at least one measurement pattern ( 34 . 134 ) with the integrated diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) has a fourfold symmetry.

A mask according to any one of the preceding claims 7 to 9, wherein the measurement pattern ( 34 . 134 ) with the integrated diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) is rotationally symmetric.

A mask according to claim 6, wherein the at least two diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) in each case a measuring pattern ( 34 . 134 ) are integrated.

Projection exposure apparatus for microlithography comprising: an optical system ( 12 ) for imaging mask structures on a substrate, as well as at least two diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ), each configured to receive incoming electromagnetic radiation ( 20 ) for illuminating the optical system ( 12 ), whereby the individual diffuser structures ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) are arranged in at least two different orientations.

A projection exposure apparatus according to claim 13, which configured as EUV projection exposure equipment.

A microlithography projection exposure apparatus according to claim 13 or 14, which comprises the mask ( 24 ) according to one of claims 1 to 12.

Method for wavefront measurement of an optical system ( 12 ), comprising the steps: - irradiation of electromagnetic radiation ( 20 ) on the optical system ( 12 ), - arranging a diffuser structure ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) in the beam path of the electromagnetic radiation ( 20 ) for illuminating the optical system ( 12 ), - determining a deviation of the wavefront of the electromagnetic radiation ( 20 ) after their interaction with the optical system ( 12 ) of a desired wavefront, and - Determining a portion of the detected wavefront deviation, which by one on the optical System ( 12 ) is adjusted for the declining wave front deviation.

Process according to Claim 16, in which the diffuser structure ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) on a coherence mask ( 24 ), which has at least one coherent measuring pattern ( 34 . 134 ) for determining the wavefront deviation and with respect to the optical system ( 12 ) is arranged on the object side.

Process according to Claim 17, in which the diffuser structure ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) into the measuring pattern ( 34 . 134 ) is integrated.

Method according to one of Claims 16 to 18, in which the electromagnetic radiation ( 20 ) Comprises EUV and / or higher-frequency radiation.

Method according to one of claims 16 to 19, in which the determination of the wavefront deviation by means of a shear interferometric Measurement takes place.

Method according to one of claims 16 to 20, wherein the wavefront deviation for different orientations of the diffuser structure ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) with respect to the optical system ( 12 ) and from this the adjusted portion of the wavefront deviation is determined.

The method of claim 21, wherein the wavefront deviation for the different orientations of the diffuser structure ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) is determined in successive measuring steps between which the optical system ( 12 ) and the diffuser structure ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) are rotated relative to each other.

Process according to Claim 21, in which the diffuser structure ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) in identical design in the different orientations on a mask ( 24 ) is arranged.

Method according to one of claims 16 to 23, which by means of the mask according to one of claims 1 to 12 is performed.

Contraption ( 10 ) for wavefront measurement ( 10 ) of an optical system ( 12 ) with: a radiation source ( 18 ) for irradiating electromagnetic radiation ( 20 ) on the optical system ( 12 ), one in the beam path of the electromagnetic radiation ( 20 ) arranged diffuser structure ( 40 ; 140a . 140b . 140c . 140d ; 240 ) for illuminating the optical system ( 12 ), as well as an evaluation device ( 32 ), which is configured to detect a deviation of the wavefront of the electromagnetic radiation ( 20 ) after their interaction with the optical system ( 12 ) of a desired wavefront and a proportion of the detected wavefront deviation, which is about one on the optical system ( 12 ) fraction of the wavefront deviation is adjusted.

The device of claim 25, configured to is to carry out the method according to one of claims 16 to 24.