DE102011006055A1

DE102011006055A1 - Positionsmessvorrichtung sowie Positioniersystem für eine Maskeninspektionseinrichtung

Info

Publication number: DE102011006055A1
Application number: DE201110006055
Authority: DE
Inventors: Marten Krebs
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Eine Positionsmessvorrichtung (12) für eine Maskeninspektionseinrichtung zur Inspektion einer Lithographie-Maske, ist dazu konfiguriert, die durch Ort und/oder Kippstellung bestimmte Position eines Objekts (14) zu vermessen und mindestens einen sich aufweitenden Meßstrahl (26) mit einem Aufweitungswinkel von mindestens 1° auszusenden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Positionsmessvorrichtung zum Vermessen der durch Ort und/oder Kippstellung bestimmten Position eines Objekts, eine Anordnung mit einem Objekt sowie einer derartigen Positionsmessvorrichtung zum Vermessen der Position des Objekts. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Positioniersystem für eine Maskeninspektionseinrichtung zur Inspektion einer Lithographie-Maske sowie eine Maskeninspektionseinrichtung zur Inspektion einer Lithographie-Maske mit einem derartigen Positioniersystem.
Eine Maskeninspektionseinrichtung dient der Inspektion einer Maske für die Mikrolithographie. Bei einer derartigen Inspektion wird das Luftbild der Lithographie-Maske außerhalb einer Projektionsbelichtungsanlage vermessen, um Schreibfehler der Maske oder andere Maskendefekte zu erkennen. Die Maskeninspektionseinrichtung umfasst herkömmlicherweise ein Beleuchtungssystem zur Erzeugung von auf die zu inspizierende Lithographiemaske eingestrahler Inspektionsstrahlung, sowie ein Projektionsobjektiv zum Abbilden der Maskenstrukturen auf einen Detektor. Die Lithographiemaske wird zur Inspektion mit einem Positioniersystem präzise in der Objektebene des Projektionsobjektivs positioniert.
Zur Erzielung hochpräziser Messergebnisse, ist eine hochgenaue Positionierung der Lithographie-Maske notwendig. Dazu wird ein präzises Messsystem benötigt. In herkömmlichen Positioniersystemen von Maskeninspektionsvorrichtungen kommen daher Längeninterferometer zum Einsatz. Allerdings besteht das Problem, dass bei einem derartigen Längeninterferometer der Messstrahl am Messobjekt exakt zurückreflektiert werden muss, um diesen für eine Messung auswerten zu können. Bereits bei einem Verkippen der Reflektionsfläche am Messobjekt um 1–3 mrad wird der Messstrahl nicht mehr ausreichend zurückreflektiert und eine Messung ist nicht mehr möglich.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Positionsmesseinrichtung für eine Maskeninspektionseinrichtung bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere die Position eines Messobjekts in mindestens einem Freiheitsgrad mit hoher Genauigkeit vermessen werden kann, wobei die Stellung des Messobjekts bei der Vermessung in einem großen Verfahrbereich variiert werden kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer Positionsmessvorrichtung für eine Maskeninspektionseinrichtung zur Inspektion einer Lithographie-Maske, wobei die Positionsmessvorrichtung dazu konfiguriert ist, die durch Ort und/oder Kippstellung bestimmte Position eines Objekts zu vermessen. Erfindungsgemäß ist die Positionsmessvorrichtung dazu konfiguriert, mindestens einen sich aufweitenden Meßstrahl mit einem Aufweitungswinkel von mindestens 1° auszusenden.
Mit anderen Worten ist die Positionsmessvorrichtung dazu konfiguriert, die Position des Objekts in mindestens einem Freiheitsgrad einer Starrkörperbewegung zu bestimmen. Die Freiheitsgrade einer Starrkörperbewegung umfassen sechs Freiheitsgrade, nämlich Verschiebung in x-, y- und z- Richtung sowie Drehung bzw. Verkippung bezüglich der x-, y- und z-Achse. Erfindungsgemäß sendet die Positionsmessvorrichtung einen sich aufweitenden Meßstrahl aus. Dabei beträgt der Aufweitungswinkel, d. h. der Winkel zwischen den strahlbegrenzenden Geraden in einer die Strahlachse beinhaltenden Längsschnittebene, mindestens 1°, insbesondere mindestens 2° oder mindestens 4°. Mit anderen Worten nimmt der Querschnitt des ausgesandten Messstrahls mit zunehmendem Abstand von der Strahlquelle in mindestens einer Dimension zu. Ein Beispiel für einen derartigen sich aufweitenden Meßstrahl ist eine expandierende Kugelwelle. In diesem Fall erfolgt die Aufweitung zwei-dimensional. Wie bereits erwähnt, soll auch ein sich nur ein-dimensional aufweitender Messstrahl von der Erfindung umfasst sein.
Durch den sich aufweitenden Messstrahl weisen die Einzelstrahlen des Messstrahls beim Auftreffen auf das Objekt unterschiedliche Orientierungen auf. Je nach Kippstellung des Objektes werden die entsprechend orientierten Einzelstrahlen zur Positionsmessvorrichtung zurückreflektiert. Damit wird der Verfahrbereich des Objekts, innerhalb dem eine Abstandsmessung möglich ist, erheblich vergrößert.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Positionsmessvorrichtung mindestens ein einen sich aufweitenden Meßstrahl aussendendes Interferometer. Das Interferometer dient der Entfernungsmessung bezüglich des Objektes. Insbesondere kann das Interferometer ein bezüglich der erfindungsgemäßen Strahlaufweitung modifiziertes Längeninterferometer umfassen. Gemäß erfindungsgemäßer Varianten umfasst die Positionsmessvorrichtung mindestens zwei, mindestens drei, mindestens vier oder mehr Interferometer. Die Meßstrahlen der einzelnen Interferometer können über Polarisation oder Wellenlänge kodiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Positionsmessvorrichtung dazu konfiguriert, den Meßstrahl eindimensional aufzuweiten. Mit anderen Worten wird der Meßstrahl längs einer Achse aufgeweitet. Damit weist er Meßstrahl einen linienförmigen Querschnitt auf, d. h. Meßstrahl erzeugt linienförmiges Bestrahlungsmuster auf einer angestrahlten Fläche.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Positionsmessvorrichtung dazu konfiguriert, den Meßstrahl zweidimensional aufzuweiten. Mit anderen Worten wird der Meßstrahl längs zweier zueinander orthogonaler Achsen quer zur Ausbreitungsrichtung des Strahls aufgeweitet. Der Meßstrahl erzeugt in diesem Fall ein flächiges Bestrahlungsmuster auf einer angestrahlten Fläche.
Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Anordnung mit einem Objekt sowie einer Positionsmessvorrichtung zum Vermessen der Position des Objekts bereitgestellt. Die Positionsmessvorrichtung ist gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert. Das Objekt weist eine gekrümmte reflektierende Messfläche zur Reflexion des Messstrahls auf.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung weist die reflektierende Messfläche in Schnittansicht zumindest abschnittsweise eine durch einen Kegelschnitt definierte Bogenform auf. Mit anderen Worten weist die Messfläche im Querschnitt zumindest abschnittsweise die Form eines Kegelschnitts auf. Damit kann die Messfläche z. B. zylinderförmig sein. Insbesondere kann sie die Form eines Kreiszyliders oder eines Zylinders mit elliptischem Querschnitt aufweisen. Darüber hinaus kann die Messfläche auch kegelstumpf- bzw. kegelförmig sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die reflektierende Messfläche in Schnittansicht eine elliptische Form auf. In einer weiteren Variante umfasst das Objekt zwei reflektierende Messflächen, die im Querschnitt jeweils zumindest abschittsweise Kreisbogenform aufweisen, wobei die Kreismittelpunkte zueinander versetzt angeordnet sind. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Positionsmessvorrichung vorzugsweise zwei Enfernungmesseinrichtungen pro Messfläche zum Vermessen der x-y-Position des die jeweilige Messfläche bildenden Objektteils. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, die Rotationsstellung bzgl. der z-Achse zu messen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung bildet die reflektierende Messfläche in Schnittansicht eine geschlossene Linie, welche die Grundform eines Kreises aufweist und in einem Abschnitt von der Kreisform abweicht. Die Abweichung von der Kreisform kann als gerundeter Vorsprung in Gestalt einer Nocke oder einem gerundeten Rücksprung ausgeführt sein. Vorzugweise weist in dieser Ausführungsform die Positionsmessvorrichtung drei Entfernungsmesseinrichtungen auf, die in der Ebene der vorgenannten Schnittansicht zum Messen der x-, y- und z- Koordinaten angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung bildet die reflektierende Meßfläche entlang einer ersten Schnittebene eine geschlossene Line und weist entlang einer zur ersten Schnittebene orthogonalen zweiten Schnittebene schräg aufeinander zu laufende Liniensegmente auf. Insbesondere weisen die Liniensegmente 45°-Winkel gegenüber der Senkrechten auf der ersten Schnittebene auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Positionsmessvorrichtung einen Referenzstrahlengang auf, welcher dazu konfiguiert ist, die Intensität einer darin geführten Referenzstrahlung abzuschwächen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Positionsmessvorrichtung im Referenzstrahlengang einen gekrümmten Spiegel auf, dessen Krümmung mit der Krümmung der reflektierenden Messfläche des Objekts im Wesentlichen übereinstimmt. Unter im Wesentlichen übereinstimmend wird in diesem Zusammenhang eine maximale Abweichung von 20% verstanden. Die im Wesentlichen übereinstimmende Krümmung bewirkt eine Anpassung der Intensität der reflektierten Referenzstrahlung an die Intensität der rückreflektierten Messstrahlung.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Positioniersystem für eine Maskeninspektionseinrichtung zur Inspektion einer Lithographie-Maske bereitgestellt, welche eine Anordnung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Ein derartiges Positionsiersystem ist auch als sogenannte „Stage” bekannt.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Maskeninspektionseinrichtung zur Inspektion einer Lithographie-Maske mit dem vorgenannten Positioniersystem bereitgestellt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:
1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Objekt sowie einer Positionsmessvorrichtung zum Vermessen der Position des Objekts,
2 unter (a) die Anordnung gemäß 1 in Draufsicht mit einer Veranschaulichung von Einzelstrahlen eines auf das Objekt eingestrahlten Messstrahls sowie unter (b) den Messstrahl im Querschnitt,
3 die Anordnung gemäß 1 mit unterschiedlichen Positionen des Objekts,
4 unter (a) eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Objekt sowie einer Positionsmessvorrichtung in Draufsicht, sowie unter (b) einen von der Positionsmessvorrichtung ausgestrahlten Meßstrahl im Querschnitt,
5 eine gegenüber der in 1 gezeigten Variante modifizierte erfindungsgemäße Ausführungsform der Positionsmessvorrichtung,
6 unter (a) eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sowie unter (b) eine Schnittansicht dieser Ausführungsform,
7 unter (a) eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sowie unter (b) eine Schnittansicht dieser Ausführungsform,
8 unter (a) eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sowie unter (b) eine Schnittansicht dieser Ausführungsform,
9 unter (a) eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sowie unter (b) eine Schnittansicht dieser Ausführungsform,
10 unter (a) eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sowie unter (b) eine Schnittansicht dieser Ausführungsform,
11 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Positioniersystem einer Maskeninspektionseinrichtung mit der erfindungsgemäßen Anordnung, sowie
12 eine Schnittansicht des Positioniersystems aus 11.
Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
Zur Erleichterung der Beschreibung ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die z-Richtung senkrecht zur Zeichenebene aus dieser heraus, die x-Richtung nach rechts und die y-Richtung nach oben.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Anordnung 10 mit einem Messobjekt 14 sowie einer Positionsmessvorrichtung 12 zum Vermessen der Position des Messobjekts 14. Die Anordnung 10 kann beispielsweise Teil ein Positioniersystem für eine Maskeninspektionseinrichtung zur Inspektion einer Lithographie-Maske sein. Ein Beispiel eines derartigen Positioniersystems ist in 11 und 12 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet. Die 11 und 12 werden nachstehend im Detail beschrieben.
Die Positionsmessvorrichtung 12 der in 1 gezeigten Anordnung 10 umfasst eine Messstrahlungsquelle 18, zum Beispiel in Gestalt eines Lasers sowie mindestens eine interferometrische Messeinrichtung 16 in Gestalt eines modifizierten Längeninterferometers. Die Messstrahlungsquelle 18 erzeugt eine Messstrahlung 20 mit einer Wellenlänge beispielsweise im sichtbaren oder ultravioletten Wellenlängenbereich. Beispielsweise kann die Messstrahlung eine Wellenlänge von 632,8 nm aufweisen.
Die Messstrahlung 20 wird auf einen Strahlteiler 22 der interferometrischen Messeinrichtung 16 eingestrahlt. Der den Strahlteiler 22 durchlaufende Strahlungsteil dient als Referenzstrahl 28 und durchläuft einen Intensitätsabschwächer 30, bevor er von einem Spiegel 32 auf den Strahlteiler 22 zurückreflektiert wird. Der Strahlteiler 22 lenkt den Referenzstrahl dann auf einen Detektor, z. B. in Gestalt einer Diode. Der Spiegel 32 kann mit verminderter Reflektivität, z. B. einer Reflektivität von 80%, ausgestattet sein. In diesem Fall kann auf den Intensitätsabschwächer 30 verzichtet werden.
Der vom Strahlteiler 22 reflektierte Teil der eingehenden Messstrahlung 20 durchläuft ein strahlaufweitendes optisches Element 24 z. B. in Gestalt einer Zylinderlinse. Damit wird ein sich aufweitender Messstrahl 26 mit einem Aufweitungswinkel von etwa 2° erzeugt, welcher auf eine reflektierende Messfläche 15 des Messobjekts 14 einstrahlt. Der sich aufweitende Messstrahl 26 wird von einer divergierenden Welle mit einer konvexen Wellenfront gebildet.
Die Darstellung unter (a) in 2 veranschaulicht eingehende Einzelstrahlen 35 des Messstrahls 26 sowie durch Reflektion an der reflektierenden Messfläche 15 erzeugte, reflektierte Einzelstrahlen 36. In der vorliegenden Ausführungsform ist die reflektierende Messfläche 15 im Schnitt entlang der x-y-Ebene mit kreisförmiger Kontur gezeigt. Das Messobjekt 14 kann dazu beispielsweise als Kreiszylinder ausgebildet sein. 2 zeigt unter (b) den Querschnitt des Messstrahls 26 in der y-z-Schnittebene.
In der in 2 gezeigten Stellung des Messobjekts 14 wird lediglich der mit 36a gekennzeichnete Einzelstrahl im Zentrum des Messstrahls 26 zur interferometischen Messeinrichtung 16 zurückreflektiert und damit verwertet. Die übrigen reflektierten Einzelstrahlen 36 werden aufgrund der Krümmung der Messfläche 15 derart abgelenkt, dass sie nicht mehr im Erfassungsbereich der interferometischen Messeinrichtung 16 liegen. Wird nun das Messobjekt 14, wie 3 gezeigt, entlang der y-Achse verschoben, so wird ein anderer Einzelstrahl 36a in die Messeinrichtung 16 zurückreflektiert. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführung des Messstrahls 26 als sich aufweitender Messstrahl und insbesondere durch die gekrümmte Ausführung der Messfläche 15 wird der zulässige Verfahrbereich des Messobjekts 14, innerhalb dessen die Abstandsmessung der interferometrischen Messeinrichtung 16 möglich ist, vergrößert. Wie in 1 mit Doppelpfeilen gekennzeichnet, kann das Messobjekt 14 in der Ausführungsform gemäß der 1 bis 3 sowohl in x- also auch in y-Richtung verfahren werden.
Die zum Strahlteiler 22 zurückreflektierte Strahlung des Messstrahls 26 wird vom Strahlteiler 22 mit der zurück reflektierten Strahlung des Referenzstrahls 28 kombiniert und die Intensität der kombinierten Strahlung wird mittels eines Detektors 34 gemessen. Durch von herkömmlichen Längeninterferometern bekannte Auswertung des vom Detektor 34 gemessenen Intensitätssignals wird die Entfernung des Messobjekts 14 von der interferometrischen Messeinrichtung 16 bestimmt.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. Diese unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 darin, dass der Messstrahl 26 nicht mehr eindimensional, sondern zweidimensional, wie unter (b) gezeigt, aufgeweitet ist. Der Messstrahl 26 ist sowohl in y- als auch in z-Richtung aufgeweitet, so dass der Querschnitt kreis- oder ellipsenförmig ist. Damit weist der Messstrahl 26 Kegelform auf. Der Messstrahl kann dazu beispielsweise als Kugelwelle ausgeführt sein. Darüber hinaus ist die reflektierende Messfläche 15 zumindest abschnittsweise kugelflächenförmig ausgeführt. In der Ausführungsform gemäß 4 ist der Verfahrbereich für das Messobjekt 14 damit um die z-Koordinate erweitert, d. h. das Messobjekt kann in x-, y- sowie in z-Richtung verfahren werden, ohne den Fangbereich der interferometrischen Messeinrichtung zu verlassen. Weiterhin ermöglicht die Ausführungsform gemäß 4 die Kippfreiheitsgrade r_x (für die Kippung um die x-Achse) sowie r_y (für die Kippung um die y-Achse).
5 zeigt die interferometrische Messeinrichtung 16 in einer gegenüber der Ausführungsform aus 1 modifizierten Variante. Gemäß dieser Variante weist der Strahlteiler 22 neben dem strahlaufweitenden optischen Element 24 ein weiteres strahlaufweitendes optisches Element 38 auf, welches den Referenzstrahl 28 analog zum Messstrahl 26 aufweitet. Dies kann eindimensional im Falle der Ausführungsform gemäß 1 oder zweidimensional im Falle der Ausführungsform gemäß 4 erfolgen.
Der Spiegel 32 in der Ausführungsform gemäß 5 weist eine analog zur Messfläche 15 gekrümmte Oberfläche 33 auf. Das optische Element 38 und die gekrümmte Oberfläche 33 sind derart aufeinander abgestimmt, dass der Referenzstrahl 28 beim Wiedereintritt in den Strahlteiler 22 die gleiche Intensitätsverringerung erfahren hat wie Messstrahl 26 bei dessen Wiedereintritt in den Strahlteiler 22. Damit ist gewährleistet, dass Messstrahlung und Referenzstrahlung intensitätsmäßig im Wesentlichen gleichgewichtet sind, so dass das resultierende Interferogramm für eine entsprechende Auswertung geeignet ist.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Positionsmessvorrichtung 12 in Kombination mit einer weiteren Ausführungsform des Messobjekts 14. Unter (a) ist eine Draufsicht auf die Anordnung 10 gezeigt, während unter (b) eine Schnittansicht der Anordnung entlang der Schnittlinie b-b gezeigt ist. In der gezeigten Ausführungsform weist das Messobjekt 14 zwei Teilobjekte 14-1 und 14-2, jeweils in Gestalt von Zylinderscheiben, auf. Die Symmetrieachsen der beiden Zylinderscheiben sind parallel zueinander ausgerichtet, wobei die Symmetrieachse der Zylinderscheibe des ersten Teilobjekts 14-1 derart angeordnet sein kann, dass sie mit der Drehachse 40 des Messobjekts 14 zusammenfällt. Die Symmetrieachse der zweiten Zylinderscheibe 14-2 ist dann gegenüber der Drehachse 40 verschoben.
Dem ersten Teilobjekt 14-1 sind zwei interferometrische Messeinrichtungen 16-1 und 16-2 zugeordnet, wobei die Messachse der Messeinrichtung 16-1 entlang der x-Koordinatenachse und die Messachse der Messeinrichtung 16-2 entlang der y-Koordinatenachse verläuft. Die Entfernungsmessungen der Messeinrichtungen 16-1 und 16-2 ermöglichen die Bestimmung der Position des Messobjekts 14 hinsichtlich seiner x- und y-Koordinaten. Weiterhin sind zwei weitere Messeinrichtungen 16-3 und 16-4 vorgesehen. Diese Messeinrichtungen sind dem zweiten Teilobjekt 14-2 zugeordnet und ebenfalls entlang der x- bzw. der y-Koordinatenachse ausgerichtet. Die Messergebnisse der Messeinrichtungen 16-3 und 16-4 ermöglichen es, die Drehstellung des Messobjekts 14 bzgl. Rotation um die z-Achse zu vermessen.
Darüber hinaus sind in der Anordnung gemäß 6 drei herkömmliche Längeninterferometer 42-1, 42-2 und 42-3 vorgesehen, deren Messachsen jeweils in Richtung der z-Achse ausgerichtet sind. Die Längeninterferometer 42-1, 42-2 und 42-3 senden jeweils herkömmliche kollimierte Messstrahlen aus, welche von oben her auf das erste Teilobjekt 14-1 gerichtet sind. Die Messergebnisse dieser Längeninterferometer dienen der Bestimmung der Position des Messobjekts 14 hinsichtlich der z-Koordinate sowie der Kippkoordinaten r_x (Kippung um die x-Achse) sowie r_y (Kippung um die y-Achse).
7 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Anordnung 10 unter (a) in Draufsicht sowie unter (b) in Schnittansicht entlang der Schnittlinie b-b. In dieser Ausführungsform ist das Messobjekt wie in der Ausführungsform gemäß 1 zylinderförmig gestaltet, mit der Ausnahme, dass der Zylinder mit einer Nocke versehen ist. Mit anderen Worten ist der Querschnitt des Messobjekts 14 kreisförming, mit Ausnahme eines Bereichs, in dem die Begrenzungslinie eine Ausbuchtung aufweist und damit von der Kreisform abweicht. Alternativ kann die Ausbuchtung 44 auch durch eine Abweichung von der Kreisform in Gestalt eines Rücksprungs bzw. einer Ausnehmung ersetzt werden.
In der Anordnung 10 gemäß 7 sind drei erfindungsgemäße interferometrische Messeinrichtungen 16-1, 16-2 und 16-3 in der x-y-Ebene, jeweils um 120° zueinander verdreht angeordnet. Die Entfernungsmessergebnisse der drei interferometrischen Messeinrichtungen werden unter Berücksichtigung der bekannten Form der Ausbuchtung 44 ausgewertet. Im Ergebnis liefert die Auswertung die Position des Messobjekts 14 bzgl. seiner y-Koordinate sowie bzgl. der Rotationsstellung zur z-Achse (r_z). Darüber hinaus weist die Anordnung gemäß 7, wie auch die Anordnung gemäß 6, drei weitere herkömmliche Längeninterferometer 42-1, 42-2 und 42-3 auf, mit denen die Position des Messobjekts 14 in Richtung z-Koordinate sowie bzgl. der Kippstellungen r_x und r_y ermittelt wird.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung unter (a) abermals in Draufsicht und unter (b) abermals in Schnittansicht entlang der Schnittlinie b-b. Das Messobjekt 14 gemäß 8 unterscheidet sich von dem Messobjekt 14 gemäß 7 darin, dass die reflektierende Messfläche 15 gegenüber der Drehachse 40 verkippt ist. Mit anderen Worten ist das Messobjekt 14 gemäß 8 als Kegel in Kegelstumpfform ausgebildet, wobei die Messfläche 15 einen 45°-Winkel mit der zur z-Achse parallelen Drehachse 40 einschließt. Im Querschnitt parallel zur x-y-Ebene entspricht das Messobjekt 14 gemäß 8 dem Messobjekt 14 gemäß 7, d. h. es umfasst ebenfalls eine Ausbuchtung 44 in Gestalt einer Nocke. In der Anordnung gemäß 8 sind sechs erfindungsgemäße interferometrische Messeinrichtungen 16-1 bis 16-6, jeweils um 60° zueinander verdreht, im Kreis angeordnet. Die Messeinrichtungen 16-1 bis 16-6 sind jeweils in der x-z-Ebene derart verdreht, dass sie jeweils senkrecht auf die reflektierende Messfläche 15 des Messobjekts 14 einstrahlen. Durch Auswertung der Entfernungsmessungen aller Messeinrichtungen 16-1 bis 16-6 kann in dieser Ausführungsform die Position des Messobjekts in allen sechs Freiheitsgraden, d. h. bzgl. x-, y- und z-Koordinate sowie hinsichtlich der Rotationsstellungen r_x, r_y und r_z ermittelt werden.
9 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung unter (a) in Draufsicht sowie unter (b) in Schnittansicht entlang der Schnittlinie b-b. Die Anordnung gemäß 9 unterscheidet sich von der Anordnung gemäß 7 lediglich darin, dass das Messobjekt 14 im Querschnitt anstatt der kreisförmigen Grundform mit Ausbuchtung 44 eine elliptische Form aufweist. Wie bei der Anordnung gemäß 7 lassen sich mit der Anordnung gemäß 9 die Position des Messobjekts 14 in allen sechs Freiheitsgraden bestimmen.
10 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung unter (a) in Draufsicht sowie unter (b) in Schnittansicht entlang der Schnittlinie b-b. Die Anordnung gemäß 10 entspricht der Anordnung gemäß 8 mit der Ausnahme, dass das Messobjekt 14 im Querschnitt wie das Messobjekt 14 gemäß 9 eine elliptische Form aufweist.
Wie bereits vorstehend erwähnt, veranschaulichen die 11 und 12 ein Positioniersystem 100 in Gestalt einer magnetisch betriebenen Verschiebebühne, in 11 in Draufsicht sowie in 12 im Querschnitt. Das Positioniersystem 100 beinhaltet eine erfindungsgemäße Positionsmessvorrichtung 12 in der in 10 veranschaulichten Ausführungsform in Verbindung mit dem ebenfalls in 10 gezeigten Messobjekt. Das Messobjekt wird durch einen Maskenhalter 114 gebildet. Eine die Verschiebebühne 100 aufweisende Maskeninspektionseinrichtung umfasst eine Lichtquelle zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung im ultravioletten oder im EUV-Wellenlängenbereich, sowie ein Projektionsobjektiv zum Abbilden der Maskenstrukturen auf einen Detektor.
Eine zu inspizierende Maske, auch Retikel bezeichnet, wird auf die Oberseite des Maskenhalters 114 aufgesetzt und mittels einer Vakuum-Ansaugeeinrichtung 148 am Maskenhalter 114 arretiert. Der Maskenhalter 114 ist auf einem Verschiebeschlitten 144 angeordnet, der gegenüber einem Rahmen 142 des Positioniersystems 100 mittels Magnetspulen 146 in allen drei Raumrichtungen x, y und z bewegbar ist. Wie aus 12 weiterhin ersichtlich, bilden die schrägen Seitenflächen des Waferhalters 114 eine kegel-stumpfmantelförmige reflektierende Messfläche zur Reflektion der einzelnen sich aufweitenden Messstrahlen 26.
Die erfindungsgemäße Positionsmessvorrichtung kann auch in einer Verschiebebühne für eine mikrolithographisch Projektionsbelichtungsanlage zum Einsatz kommen. Eine Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine Maskenhalteeinrichtung zum Halten einer abzubildene Strukturen aufweisenden Maske sowie ein Projektionsobjektiv, mit dem die abzubildenden Strukturen von der Maske auf eine empfindliche Schicht eines von einer Waferhalteeinrichtung gehaltenen Wafers abgebildet werden. Die Positionsmessvorrichtung kann in die Maskenhalteeinrichtung und/oder die Waferhalteeinrichtung integriert sein.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Meßstrahlen 26 der einzelnen interferometrischen Messeinrichtungen in einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durch Polarisation oder Wellenlänge zueinander kodiert. Damit können die einzelnen Messstrahlen den jeweiligen Messeinrichtungen, im Fall, in dem die Strahlen überlappen, besser zugeordnet werden.
Bezugszeichenliste

10: Anordnung
12: Positionsmessvorrichtung
14: Messobjekt
14-1: erstes Teilobjekt
14-2: zweites Teilobjekt
15: reflektierende Messfläche
15-1: erste Messfläche
15-2: zweite Messfläche
16: interferometrische Messeinrichtung
18: Messstrahlungsquelle
20: Messtrahlung
22: Strahlteiler
24: strahlaufweitendes optisches Element
26: Messstrahl
28: Referenzstrahl
30: Intensitätsabschwächer
32: Spiegel
33: gekrümmte Oberfläche
34: Detektor
35: eingehender Einzelstrahl
36: reflektierter Einzelstrahl
36a: verwerteter Einzelstrahl
38: strahlaufweitendes optisches Element
40: Drehachse
42: Längeninterferometer
44: Ausbuchtung
100: Positioniersystem
114: Maskenhalter
142: Rahmen
144: Verschiebeschlitten
146: Magnetspule
148: Vakuum-Ansaugeinrichtung

Claims

Positionsmessvorrichtung (12) für eine Maskeninspektionseinrichtung zur Inspektion einer Lithographie-Maske, wobei die Positionsmessvorrichtung (12) dazu konfiguriert ist, die durch Ort und/oder Kippstellung bestimmte Position eines Objekts (14) zu vermessen und mindestens einen sich aufweitenden Meßstrahl (26) mit einem Aufweitungswinkel von mindestens 1° auszusenden.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 1, welche mindestens ein den Meßstrahl (26) aussendendes Interferometer (16) umfasst.
Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, welche dazu konfiguriert ist, den Meßstrahl (26) eindimensional aufzuweiten.
Positionsmessvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche dazu konfiguriert ist, den Meßstrahl (26) zweidimensional aufzuweiten.
Anordnung (10) mit einem Objekt (14) sowie einer Positionsmessvorrichtung (12) zum Vermessen der Position des Objekts (14) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das Objekt (14) eine gekrümmte reflektierende Messfläche (15) zur Reflexion des Messstrahls (26) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 5, bei der die reflektierende Messfläche (15) in Schnittansicht zumindest abschnittsweise eine durch einen Kegelschnitt definierte Bogenform aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei der die reflektierende Messfläche (15) in Schnittansicht eine elliptische Form aufweist.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der das Objekt (14) zwei reflektierende Messflächen (15-1, 15-2) umfasst, die im Querschnitt jeweils zumindest abschittsweise Kreisbogenform aufweisen, wobei die Kreismittelpunkte zueinander versetzt angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die reflektierende Meßfläche (15) in Schnittansicht eine geschlossene Linie bildet, welche die Grundform eines Kreises aufweist und in einem Abschnitt von der Kreisform abweicht.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der die reflektierende Meßfläche (15) entlang einer ersten Schnittebene eine geschlossene Line bildet und entlang einer zur ersten Schnittebene orthogonalen zweiten Schnittebene schräg aufeinander zu laufende Liniensegmente aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei der die Positionsmessvorrichtung (12) einen Referenzstrahlengang aufweist, welcher dazu konfiguiert ist, die Intensität einer darin geführten Referenzstrahlung (28) abzuschwächen.
Anordnung nach Anspruch 11, bei der die Positionsmessvorrichtung (12) im Referenzstrahlengang einen Spiegel mit einer gekrümmten Oberfläche (33) aufweist, dessen Krümmung mit einer Krümmung der reflektierenden Messfläche (15) des Objekts im Wesentlichen übereinstimmt.
Positioniersystem (100) für eine Maskeninspektionseinrichtung zur Inspektion einer Lithographie-Maske mit einer Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 12.
Maskeninspektionseinrichtung zur Inspektion einer Lithographie-Maske mit einem Positioniersystem (100) nach Anspruch 13.