DE102012103007B3

DE102012103007B3 - Method for measuring distance between photomask and substrate in lithographic device, involves determining impact point of light of illumination device reflected on photomask or on substrate

Info

Publication number: DE102012103007B3
Application number: DE201210103007
Authority: DE
Inventors: Torsten Harzendorf; Lorenz Stürzebecher; Uwe D. Zeitner; Uwe Vogler; Reinhard Völkel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2032-04-06

Abstract

The method involves deflecting light (1) of an illumination device around a defined angle by using a diffraction structure (3) located on a photomask (5) or on a substrate (6). An axial focus is produced by using the diffraction structure. The deflection light is reflected at the substrate or at the photomask. An impact point of reflected light is determined on the photomask or on the substrate. The distance between the photomask and substrate is determined from the position of impact point. Independent claims are included for the following: (1) a sensor unit for measuring distance between photomask and substrate in lithographic device; and (2) a lithographic device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Sensoreinheit zur Messung eines Abstands zwischen einer Fotomaske und einem Substrat in einer lithografischen Vorrichtung sowie eine lithografische Vorrichtung mit mindestens einer derartigen Sensoreinheit.The invention relates to a method and a sensor unit for measuring a distance between a photomask and a substrate in a lithographic apparatus and to a lithographic apparatus having at least one such sensor unit.

Lithografische Verfahren werden zur Erzeugung von Strukturen im Mikrometer- und Nanometerbereich eingesetzt. In der Fotolithografie wird eine dünne lichtempfindliche Polymerschicht (Resist), die auf ein Substrat aufgebracht wurde, mit Licht einer Wellenlänge bestrahlt, für die das Polymer fotosensitiv ist. Die eingebrachte Lichtdosis verändert die Polymereigenschaften in der Weise, dass ein Unterschied in der Löslichkeit des Polymers in einem anschließenden Entwicklungsschritt entsteht. Wird die Löslichkeit durch Belichtung erhöht, handelt es sich um ein Positivverfahren, wird diese verringert, bezeichnet man es als Negativverfahren.Lithographic processes are used to produce structures in the micrometer and nanometer range. In photolithography, a thin photosensitive polymer layer (resist) applied to a substrate is irradiated with light of a wavelength for which the polymer is photosensitive. The introduced light dose alters the polymer properties such that a difference in the solubility of the polymer arises in a subsequent development step. If the solubility is increased by exposure, it is a positive process, this is reduced, it is called a negative process.

Die eingebrachte laterale Dosisverteilung bestimmt die Struktur, die nach der Entwicklung in der Polymerschicht entsteht. Wird die Dosis punktweise eingebracht, beispielsweise durch Schreiben mit einem Laserstrahl, spricht man von einem seriellen Verfahren. Wird die Dosisverteilung großflächig eingebracht, beispielsweise durch den Einsatz einer Maske während der Belichtung, spricht man von einem parallelen Verfahren. Parallele Verfahren machen die Herstellung von Mikrostrukturen sehr effizient.The introduced lateral dose distribution determines the structure that arises after development in the polymer layer. If the dose is introduced pointwise, for example by writing with a laser beam, this is called a serial method. If the dose distribution is introduced over a large area, for example by the use of a mask during the exposure, this is called a parallel method. Parallel processes make the production of microstructures very efficient.

Die zu übertragende Struktur in der Maske wird durch die Anordnung von für die verwendete Wellenlänge transparenten und nicht transparenten Bereichen definiert. Eine solche Fotomaske besteht üblicherweise aus einem für die Belichtungswellenlänge transparenten Träger, beispielsweise einem Glassubstrat, und einer nicht transparenten Schicht, zum Beispiel einer dünnen Chromschicht, in der mittels lithografischer Strukturierung die transparenten Bereiche entstehen. Beim Belichten zum Strukturübertrag kann die Fotomaske auf die Polymerschicht aufgelegt werden oder mittels Projektionsoptik auf die Polymerschicht abgebildet werden.The structure to be transferred in the mask is defined by the arrangement of transparent and non-transparent regions for the wavelength used. Such a photomask usually consists of a carrier transparent to the exposure wavelength, for example a glass substrate, and a non-transparent layer, for example a thin chromium layer, in which the transparent regions are formed by means of lithographic structuring. When exposed to structure transfer, the photomask can be placed on the polymer layer or imaged onto the polymer layer by means of projection optics.

Das Ausrichten der Fotomaske zum Substrat erfolgt in einer Vorrichtung, die als Maskenpositionierer (Mask Aligner) bezeichnet wird. Zur Positionierung der Maske befinden sich im Maskenpositionierer beispielsweise zwei Mikroskope. Um eine Maske zu einem Substrat ausrichten zu können, sind vorteilhaft auf der Maske und auf dem Substrat Justiermarken angebracht. In der Regel ist die Maske fest eingespannt und das Substrat kann während des Justiervorgangs bewegt werden. Die Justiermarken haben typischerweise laterale Abmessungen von einigen zehn Mikrometern. Bei der Justage wird das Substrat bewegt, bis die Justiermarke der Maske und des Substrats im Mikroskopbild in Überdeckung gebracht sind. Durch die gleichzeitige Betrachtung von zwei Justiermarken lässt sich die Position in zwei Achsen und eine eventuelle Verdrehung bestimmen. Die Positioniergenauigkeit liegt typischerweise im Bereich von circa 1 μm.The alignment of the photomask with the substrate takes place in a device which is referred to as mask aligner. For positioning the mask, for example, there are two microscopes in the mask positioner. In order to align a mask to a substrate, alignment marks are advantageously mounted on the mask and on the substrate. As a rule, the mask is firmly clamped and the substrate can be moved during the adjustment process. The alignment marks typically have lateral dimensions of tens of microns. During the adjustment, the substrate is moved until the alignment mark of the mask and the substrate are brought into coincidence in the microscope image. By simultaneously viewing two alignment marks, the position can be determined in two axes and a possible rotation. The positioning accuracy is typically in the range of about 1 micron.

Befindet sich das Substrat während der Belichtung ohne Abstand in direktem Kontakt mit der Fotomaske, so spricht man von einer Belichtung im Kontaktmodus. In der Polymerschicht entsteht eine Dosisverteilung, die dem Schattenwurf der Fotomaskenstrukturen entspricht. Auf diese Weise können typischerweise Strukturen bis in einen Bereich von circa 0,5 μm aufgelöst werden.If the substrate is in direct contact with the photomask without exposure during the exposure, it is referred to as exposure in contact mode. In the polymer layer, a dose distribution is created which corresponds to the shadow cast of the photomask structures. In this way, structures can typically be resolved to a range of approximately 0.5 μm.

Mit zunehmendem Abstand zwischen Fotomaske und Substrat verschmiert die Intensitätsverteilung durch die an den Maskenstrukturen auftretenden Beugungseffekte stärker. Dies führt prinzipiell zu einer Verringerung der Auflösung. Als Abschätzung für die Strukturauflösung gilt Δz = (d × λ)^0,5, wobei Δz die Strukturauflösung, d der Abstand zwischen Fotomaske und Substrat und λ die Belichtungswellenlänge ist. Dennoch findet diese Art der Belichtung Anwendung, da aus technischer Sicht ein gewisser Abstand zwischen Fotomaske und Substrat eine Verschmutzung und Beschädigung der Fotomaske verhindert. Dieser Modus wird auch als Proximity-Belichtung bezeichnet. Der Abstand zwischen Fotomaske und Substrat wird bei dieser Ausgestaltung auch als Proximity-Abstand bezeichnet.As the distance between the photomask and the substrate increases, the intensity distribution due to the diffraction effects occurring at the mask structures blurs more strongly. This leads in principle to a reduction of the resolution. As an estimate for the structure resolution, Δz = (d × λ) ^0.5 , where Δz is the pattern resolution, d is the distance between the photomask and the substrate, and λ is the exposure wavelength. Nevertheless, this type of exposure is used because, from a technical point of view, a certain distance between the photomask and the substrate prevents soiling and damage to the photomask. This mode is also referred to as proximity exposure. The distance between the photomask and the substrate is also referred to as the proximity distance in this embodiment.

Es ist möglich, die an den Maskenstrukturen auftretenden Beugungseffekte gezielt bei der Belichtung auszunutzen, zum Beispiel in Form des Talbot-Effekts. Eine lithografische Vorrichtung, die den Talbot-Effekt ausnutzt, ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2010 035 111 A1 bekannt, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Um beispielsweise den Talbot-Effekt nutzbringend zur Auflösungsverbesserung eines Maskenpositionierers einsetzen zu können, muss der Abstand zwischen der Fotomaske und dem Substrat der lithografischen Vorrichtung mit einer hohen Genauigkeit, typischerweise mit einer Genauigkeit von besser als 500 nm eingestellt werden.It is possible to exploit the diffraction effects occurring on the mask structures specifically during the exposure, for example in the form of the Talbot effect. A lithographic apparatus which utilizes the Talbot effect is known, for example, from the document DE 10 2010 035 111 A1 the disclosure of which is hereby incorporated by reference. For example, to usefully use the Talbot effect to enhance the resolution of a mask positioner, the distance between the photomask and the substrate of the lithographic device must be set with high accuracy, typically better than 500 nm.

Auch zur genauen Abstandsbestimmung ist es bekannt, gebeugte Lichtstrahlen einzusetzen, wie in JP 2 718 165 B2 oder US 2003/0 007 596 A1 beschrieben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zur Messung des Abstands zwischen einer Fotomaske und einem Substrat in einer lithografischen Vorrichtung anzugeben, das eine berührungslose Messung des Abstands zwischen der Fotomaske und dem Substrat mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Weiterhin sollen eine für das Verfahren geeignete Sensoreinheit sowie eine lithografische Vorrichtung mit einer derartigen Sensoreinheit angegeben werden.Also for accurate distance determination, it is known to use diffracted light beams, as in JP 2 718 165 B2 or US 2003/0 007 596 A1 described. The invention has for its object to provide a further method for measuring the distance between a photomask and a substrate in a lithographic apparatus, which allows a non-contact measurement of the distance between the photomask and the substrate with high accuracy. Furthermore, one for the Method suitable sensor unit and a lithographic device with such a sensor unit can be specified.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Messung des Abstands zwischen einer Fotomaske und einem Substrat in einer lithografischen Vorrichtung, eine Sensoreinheit zur Messung des Abstands zwischen der Fotomaske und dem Substrat sowie durch eine lithografische Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These objects are achieved by a method of measuring the distance between a photomask and a substrate in a lithographic apparatus, a sensor unit for measuring the distance between the photomask and the substrate, and a lithographic apparatus according to the independent claims. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens zur Messung eines Abstands d zwischen einer Fotomaske und einem Substrat in einer lithografischen Vorrichtung wird Licht einer Beleuchtungsvorrichtung mittels einer diffraktiven Struktur, die auf der Fotomaske oder auf dem Substrat angeordnet ist, um einen definierten von Null verschiedenen Winkel β abgelenkt, wobei mittels der diffraktiven Struktur ein Axialfokus erzeugt wird. Nachfolgend wird das abgelenkte Licht mindestens einmal an dem Substrat oder der Fotomaske reflektiert. Die diffraktive Struktur zur Lichtablenkung kann beispielsweise auf der Fotomaske angeordnet sein, so dass das Licht in Richtung des Substrats abgelenkt wird und nach mindestens einer Reflexion an dem Substrat erneut auf die Fotomaske auftrifft. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Struktur zur Lichtablenkung auf dem Substrat angeordnet ist, so dass das Licht unter dem definierten Winkel β in Richtung der Fotomaske abgelenkt wird und nach einer Reflexion an der Fotomaske erneut auf das Substrat auftrifft.According to one embodiment of the method for measuring a distance d between a photomask and a substrate in a lithographic apparatus, light of a lighting apparatus is deflected by a defined non-zero angle β by means of a diffractive structure arranged on the photomask or on the substrate. wherein by means of the diffractive structure an axial focus is generated. Subsequently, the deflected light is reflected at least once on the substrate or photomask. The diffractive structure for light deflection can be arranged, for example, on the photomask, so that the light is deflected in the direction of the substrate and impinges again on the photomask after at least one reflection on the substrate. Alternatively it can be provided that the structure for light deflection is arranged on the substrate, so that the light is deflected at the defined angle β in the direction of the photomask and, after reflection on the photomask, impinges again on the substrate.

Bei dem Verfahren wird der Auftreffpunkt des reflektierten Lichts auf der Fotomaske oder dem Substrat bestimmt, und der Abstand zwischen der Fotomaske und dem Substrat aus der Position des Auftreffpunkts bestimmt.In the method, the impact point of the reflected light on the photomask or the substrate is determined, and the distance between the photomask and the substrate is determined from the position of the impact point.

Da sich das von der diffraktiven Struktur abgelenkte Licht unter dem definierten Winkel β zwischen der Fotomaske und dem Substrat ausbreitet, ist der Auftreffpunkt des reflektierten Lichts von dem Abstand zwischen der Fotomaske und dem Substrat abhängig. Aus der Position des Auftreffpunkts kann vorteilhaft der Abstand zwischen der Fotomaske und dem Substrat berührungslos mit einer hohen Genauigkeit bestimmt werden.Since the light deflected by the diffractive structure propagates below the defined angle β between the photomask and the substrate, the point of impact of the reflected light depends on the distance between the photomask and the substrate. From the position of the point of impact, the distance between the photomask and the substrate can advantageously be determined without contact with high accuracy.

Der Abstand d zwischen der Fotomaske und dem Substrat wird insbesondere durch Bestimmung eines lateralen Abstands x zwischen dem Auftreffpunkt des reflektierten abgelenkten Lichts und dem Mittelpunkt der Struktur gemäß der Gleichung d = x/(2·tanβ·N) bestimmt, wobei N die Anzahl der Reflexionen des abgelenkten Lichts an der dem Aufreffpunkt gegenüberliegenden Ebene ist, die durch das Substrat oder die Fotomaske gebildet ist. Diese Gleichung ergibt sich aus den Winkelverhältnissen in einem rechtwinkligen Dreieck. Mit anderen Worten wird zur Abstandsbestimmung das Triangulationsprinzip angewandt.Specifically, the distance d between the photomask and the substrate is determined by determining a lateral distance x between the point of impact of the reflected reflected light and the center of the structure according to the equation d = x / (2 * tanβ * N) where N is the number of times Reflections of the deflected light at the point opposite the Aufreffpunkt is formed by the substrate or the photomask. This equation results from the angular relationships in a right-angled triangle. In other words, the principle of triangulation is used for distance determination.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist in dem Bereich des Auftreffpunkts des reflektierten Lichts eine Markenstruktur angeordnet. Aus der relativen Position des Auftreffpunkts des reflektierten Lichts zur Markenstruktur kann beispielsweise der Abstand x zwischen dem Auftreffpunkt des reflektierten abgelenkten Lichts und dem Mittelpunkt der Struktur abgelesen werden.In a preferred embodiment, a mark structure is arranged in the region of the point of impact of the reflected light. For example, from the relative position of the point of impact of the reflected light to the mark structure, the distance x between the point of impact of the reflected reflected light and the center of the structure can be read.

Die Markenstruktur ist vorzugsweise mit einer Skala versehen. Vorzugsweise ist die Skala derart skaliert, dass an der Skala direkt der Abstand d ablesbar ist.The brand structure is preferably provided with a scale. The scale is preferably scaled such that the distance d can be read directly on the scale.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein Mikroskopobjektiv zur Bestimmung des Auftreffpunkts und/oder zum Ablesen der Skala verwendet.In a preferred embodiment, a microscope objective is used to determine the point of impact and / or to read the scale.

Der Axialfokus wird erzeugt, um eine hohe Messgenauigkeit für die Bestimmung des Abstands d zwischen der Fotomaske und dem Substrat zu erreichen.The axial focus is generated to achieve a high measurement accuracy for determining the distance d between the photomask and the substrate.

Im Allgemeinen ist ein Axialfokus durch zwei Charakteristika gekennzeichnet: Lateral, d. h. parallel zur Referenz- und Messebene, ist der Fokus stark begrenzt. Je nach Auslegung der diffraktiven Struktur kann die laterale Ausdehnung des Fokus beispielsweise im Bereich von λ/2 bis einige λ liegen, beispielsweise von λ/2 bis 10 λ, wobei λ die Wellenlänge der verwendeten Beleuchtung ist. Axial, d. h. in seiner Ausbreitungsrichtung, ist der Fokus dagegen weit ausgedehnt. Die Ausdehnung des Axialfokus kann je nach Abmessungen der diffraktiven Struktur von etwa 0,5 μm bis 100 μm reichen.In general, an axial focus is characterized by two characteristics: lateral, d. H. parallel to the reference and measurement level, the focus is very limited. Depending on the design of the diffractive structure, the lateral extent of the focus can be, for example, in the range from λ / 2 to a few λ, for example from λ / 2 to 10 λ, where λ is the wavelength of the illumination used. Axial, d. H. in its propagation direction, however, the focus is broad. Depending on the dimensions of the diffractive structure, the extent of the axial focus can range from approximately 0.5 μm to 100 μm.

Die axiale Ausdehnung des Axialfokus ist bei dem Verfahren mindestens so groß, dass er sich von der Ebene der Fotomaske zur Ebene des Substrats erstreckt. Aufgrund seiner im Vergleich zu lateralen Ausdehnung vergleichsweise großen axialen Ausdehnung, ist der Axialfokus insbesondere nicht punktförmig. Der Axialfokus kann daher ähnlich wie ein Lichtstrahl an dem Substrat oder der Fotomaske reflektiert werden.The axial extent of the axial focus in the method is at least large enough to extend from the plane of the photomask to the plane of the substrate. Due to its compared to lateral extent comparatively large axial extent, the axial focus is not punctiform in particular. The axial focus can therefore be reflected on the substrate or photomask much like a light beam.

Zur Erzeugung eines solchen Axialfokus, der ein scharf begrenztes Maximum und eine hohen Tiefenschärfe aufweist, ist eine diffraktive Axicon-Struktur geeignet. Eine solche diffraktive Axicon-Struktur besteht im Allgemeinen aus einer konzentrischen Anordnung von hellen und dunklen Ringen mit äquidistantem Abstand, die zum Beispiel in einer Chromschicht der Fotomaske als Amplitudenelement realisiert sein kann. Ebenfalls möglich ist eine konzentrische Anordnung von Ringen, die in ein Substrat der Fotomaske geätzt sind. In diesem Fall ist das Axicon als Phasenelement ausgeführt. Es ist auch eine Kombination aus einem Amplitudenelement und einem Phasenelement möglich. Beleuchtet man diese Struktur mit kollimiertem Licht, so entsteht im transmittierten Licht ein in Ausbreitungsrichtung langgestrecktes Intensitätsmaximum, das als Axialfokus oder Besselstrahl bezeichnet wird. Eine diffraktive Axicon-Struktur weist insbesondere eine konische Phasenfunktion auf. Eine solche Phasenfunktion ist radialsymmetrisch. Sie nimmt ihren Maximalwert in der Symmetrieachse an und fällt nach außen hin linear ab. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird das Konzept des Axicons mit einer Lichtablenkung um den Winkel β erweitert.To produce such an axial focus, which has a sharply limited maximum and a high depth of focus, a diffractive axicon structure is suitable. Such a diffractive axicon structure generally consists of a concentric arrangement of light and dark rings with equidistant spacing, for example in one Chrome layer of the photomask can be realized as an amplitude element. Also possible is a concentric arrangement of rings etched into a substrate of the photomask. In this case, the axicon is designed as a phase element. It is also possible a combination of an amplitude element and a phase element. If this structure is illuminated with collimated light, an intensity maximum, which is elongated in the propagation direction, is produced in the transmitted light, which is referred to as the axial focus or Bessel beam. A diffractive axicon structure has in particular a conical phase function. Such a phase function is radially symmetric. It assumes its maximum value in the axis of symmetry and drops linearly outward. In the method and the device according to the invention, the concept of the axicon is extended with a deflection of light by the angle β.

Um die Ausbreitungsrichtung einer Lichtverteilung zu ändern, kann im Allgemeinen eine diffraktive Struktur mit einer linearen Phasenfunktion genutzt werden. Über die Steigung der Phasenfunktion kann dabei die Stärke der räumlichen Ablenkung festgelegt werden.In order to change the propagation direction of a light distribution, a diffractive structure with a linear phase function can generally be used. The strength of the spatial deflection can be determined by way of the slope of the phase function.

Die diffraktive Struktur bei der hierin beschriebenen Vorrichtung weist vorteilhaft zur Erzeugung des mindestens einen Axialfokus eine Phasenfunktion auf, die durch Überlagerung einer konischen und einer linearen Phasenfunktion erzeugbar ist, wobei die lineare Phasenfunktion die Strahlablenkung realisiert. Dies entspricht der Überlagerung einer diffraktiven Axiconstruktur und eines Beugungsgitters.The diffractive structure in the device described herein advantageously has a phase function that can be generated by superimposing a conical and a linear phase function to produce the at least one axial focus, the linear phase function realizing the beam deflection. This corresponds to the superposition of a diffractive axicon structure and a diffraction grating.

Es wird weiterhin eine Sensoreinheit zur Messung eines Abstands d zwischen einer Fotomaske und einem Substrat in einer lithografischen Vorrichtung angegeben, die eine Beleuchtungsvorrichtung, eine diffraktive Struktur, die dazu geeignet ist, auf die Fotomaske oder auf das Substrat auftreffendes Licht der Beleuchtungsvorrichtung um einen definierten Winkel β abzulenken, und eine Markenstruktur, die dazu geeignet ist, einen Auftreffpunkt eines an dem Substrat oder der Fotomaske reflektierten Anteils des abgelenkten Lichts auf der Fotomaske oder dem Substrat zu bestimmen, wobei die Markenstruktur eine Skala aufweist, an der der Abstand d ablesbar ist, enthält.There is further provided a sensor unit for measuring a distance d between a photomask and a substrate in a lithographic apparatus comprising a lighting device, a diffractive structure suitable for illuminating the illumination device incident on the photomask or on the substrate by a defined angle β and a mark structure adapted to determine a point of impact of a portion of the deflected light reflected on the substrate or photomask on the photomask or substrate, the mark structure having a scale on which the distance d is readable, contains.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Sensoreinheit ergeben sich aus der vorherigen Beschreibung des Verfahrens und umgekehrt.Advantageous embodiments of the sensor unit will become apparent from the previous description of the method and vice versa.

Insbesondere weist die diffraktive Struktur gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Phasenfunktion auf, die durch Überlagerung einer konischen und einer linearen Phasenfunktion erzeugbar ist. Mit anderen Worten ist die diffraktive Struktur eine Überlagerung einer diffraktiven Axicon-Struktur und eines Beugungsgitters.In particular, according to an advantageous embodiment, the diffractive structure has a phase function that can be generated by superposition of a conical and a linear phase function. In other words, the diffractive structure is a superposition of a diffractive axicon structure and a diffraction grating.

Gemäß einer Ausgestaltung sind die diffraktive Struktur zur Ablenkung des Lichts und die Markenstruktur auf der Fotomaske angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung ist die diffraktive Struktur vorzugsweise eine transmittive Struktur.According to one embodiment, the diffractive structure for deflecting the light and the mark structure are arranged on the photomask. In this embodiment, the diffractive structure is preferably a transmissive structure.

Bei einer alternativen Ausgestaltung sind die diffraktive Struktur und die Markenstruktur auf dem Substrat angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung ist die diffraktive Struktur vorteilhaft eine reflektive Struktur.In an alternative embodiment, the diffractive structure and the mark structure are arranged on the substrate. In this embodiment, the diffractive structure is advantageously a reflective structure.

Es wird weiterhin eine lithografische Vorrichtung angegeben, die mindestens eine Sensoreinheit gemäß den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen aufweist. Vorteilhaft weist die lithografische Vorrichtung mindestens zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Sensoreinheiten auf. Dies ermöglicht die Messung des Abstands zwischen der Fotomaske und dem Substrat an mindestens zwei voneinander beabstandeten Punkten, so dass eine Bestimmung der Verkippung zwischen dem Substrat und der Fotomaske möglich ist. Mittels der zwei in einem Abstand zueinander angeordneten Sensoreinheiten kann die Verkippung um eine Achse bestimmt werden, die senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Sensoreinheiten in der Ebene der Fotomaske oder des Substrats verläuft.There is further provided a lithographic apparatus having at least one sensor unit according to the above-described embodiments. Advantageously, the lithographic device has at least two sensor units arranged at a distance from one another. This makes it possible to measure the distance between the photomask and the substrate at at least two spaced-apart points, so that a determination of the tilt between the substrate and the photomask is possible. By means of the two sensor units arranged at a distance from one another, the tilt can be determined about an axis which runs perpendicular to the connecting line of the two sensor units in the plane of the photomask or of the substrate.

Besonders bevorzugt enthält die lithografische Vorrichtung mindestens zwei Paare von Sensoreinheiten, die in zueinander senkrecht stehenden Achsen angeordnet sind, um eine Verkippung in zwei zueinander senkrecht stehenden Achsen bestimmen zu können. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, eine eventuell gemessene Verkippung in beiden zueinander senkrecht stehenden Achsen durch eine geeignete Justierung des Substrats und/oder der Fotomaske zu eliminieren, so dass sich eine planparallele Anordnung des Substrats und der Fotomaske ergibt.Particularly preferably, the lithographic device contains at least two pairs of sensor units, which are arranged in mutually perpendicular axes in order to determine a tilt in two mutually perpendicular axes can. In this way it is advantageously possible to eliminate a possibly measured tilt in both mutually perpendicular axes by a suitable adjustment of the substrate and / or the photomask, so that there is a plane-parallel arrangement of the substrate and the photomask.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 bis 6 näher erläutert.The invention will be described below with reference to embodiments in connection with 1 to 6 explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Sensoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel, 1 a schematic representation of a cross section through a sensor unit according to an embodiment,

2 eine schematische Darstellung des Strahlengangs zwischen der Fotomaske und dem Substrat bei einem Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit, 2 a schematic representation of the beam path between the photomask and the substrate in an embodiment of the sensor unit,

3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Sensoreinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, 3 a schematic representation of a cross section through a sensor unit according to another embodiment,

4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Sensoreinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, 4 a schematic representation of a cross section through a sensor unit according to a further embodiment,

5 eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf die diffraktive Struktur und die Markenstruktur bei einem Ausführungsbeispiel, 5 FIG. 2 a schematic representation of a plan view of the diffractive structure and the mark structure in one exemplary embodiment, FIG.

6 eine schematische Darstellung der Anordnung der diffraktiven Strukturen und der Markenstrukturen in der Fotomaske bei einem Ausführungsbeispiel der lithografischen Vorrichtung, und 6 a schematic representation of the arrangement of the diffractive structures and the brand structures in the photomask in an embodiment of the lithographic apparatus, and

7 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Sensoreinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 7 a schematic representation of a cross section through a sensor unit according to another embodiment.

Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.Identical or equivalent components are each provided with the same reference numerals in the figures. The components shown and the size ratios of the components with each other are not to be considered as true to scale.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit zur Messung eines Abstands zwischen einer Fotomaske 5 und einem Substrat 6 in einer lithografischen Vorrichtung schematisch dargestellt. Die Sensoreinheit umfasst eine diffraktive Struktur 3, um das mittels einer Beleuchtungsvorrichtung erzeugte Licht 1 unter einem definierten Winkel in Richtung zum Substrat 6 abzulenken. Das mittels der diffraktiven Struktur 3 abgelenkte Licht trifft nach der Reflexion am Substrat 6 erneut auf die Fotomaske 5 auf. Im Bereich der möglichen Auftreffpunkte des reflektierten Lichts weist die Fotomaske 5 eine Markenstruktur 4 auf. Die Markenstruktur 4 ist eine Skala, auf der der Abstand zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat 6 ablesbar ist. Um die Position des Auftreffpunkts des reflektierten Lichts auf der Skala 4 zu bestimmen, weist bei der Sensoreinheit vorzugsweise ein Mikroskop-Objektiv 2 auf.In 1 is an embodiment of a sensor unit for measuring a distance between a photomask 5 and a substrate 6 shown schematically in a lithographic device. The sensor unit comprises a diffractive structure 3 to the light generated by a lighting device 1 at a defined angle towards the substrate 6 distract. That by means of the diffractive structure 3 deflected light hits the substrate after reflection 6 again on the photomask 5 on. In the area of the possible points of impact of the reflected light, the photomask has 5 a brand structure 4 on. The brand structure 4 is a scale on which the distance between the photomask 5 and the substrate 6 is readable. To the position of the point of impact of the reflected light on the scale 4 To determine, preferably has a microscope objective in the sensor unit 2 on.

In 2 ist der Strahlengang zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat 6 vergrößert dargestellt. Das von einer Beleuchtungsvorrichtung emittierte Licht 1 trifft unter einem Winkel α auf die Fotomaske 5 auf. Die Beleuchtung erfolgt bei der Sensoreinheit vorzugsweise mit monochromatischem und kollimiertem Licht 1. Die Wellenlänge des Beleuchtungslichts 1 wird vorzugsweise derart gewählt, dass sie nicht zu einer Belichtung des Fotolacks während des Messvorgangs führt. Das Beleuchtungslicht 1 kann auch senkrecht auf die Fotomaske 5 auftreffen, d. h. der Einfallswinkel α kann beispielsweise α = 0° sein.In 2 is the beam path between the photomask 5 and the substrate 6 shown enlarged. The light emitted by a lighting device 1 meets the photomask at an angle α 5 on. The illumination is preferably carried out at the sensor unit with monochromatic and collimated light 1 , The wavelength of the illumination light 1 is preferably chosen so that it does not lead to an exposure of the photoresist during the measurement process. The illumination light 1 can also be perpendicular to the photomask 5 that is, the angle of incidence α can be, for example, α = 0 °.

Mittels der in die Fotomaske 5 integrierten diffraktiven Struktur 3 wird das einfallende Licht 1 um einen definierten Winkel β in Richtung des Substrats 6 abgelenkt. Das abgelenkte Licht trifft nach der Reflexion an dem Substrat 6 auf die Markenstruktur 4 in der Fotomaske 5. Der Auftreffpunkt des reflektierten Lichts weist einen lateralen Abstand x von dem Mittelpunkt der diffraktiven Struktur 3 auf, wobei gilt: tanβ = x/2d. Es ist auch denkbar, dass das abgelenkte Licht vor dem Auftreffen auf die Markenstruktur 4 N-mal zwischen dem Substrat 6 und der Fotomaske 5 hin- und herreflektiert wird. In diesem Fall gilt d = x/(2·tanβ·N). Die Markenstruktur 4 ist eine Skala, die derart skaliert ist, dass auf ihr unmittelbar der Abstand d abgelesen werden kann.By means of the in the photomask 5 integrated diffractive structure 3 becomes the incident light 1 by a defined angle β in the direction of the substrate 6 distracted. The deflected light strikes the substrate after reflection 6 on the brand structure 4 in the photomask 5 , The point of impact of the reflected light has a lateral distance x from the center of the diffractive structure 3 on, where: tanβ = x / 2d. It is also possible that the deflected light before hitting the brand structure 4 N times between the substrate 6 and the photomask 5 is reflected back and forth. In this case, d = x / (2 · tanβ · N). The brand structure 4 is a scale that is scaled so that the distance d can be read directly from it.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit schematisch im Querschnitt dargestellt. Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die diffraktive Struktur 3 und die Markenstruktur 4 auf dem Substrat 6 angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung ist die diffraktive Struktur 3 als reflektive Struktur ausgeführt. Das nach dem Durchgang durch die Fotomaske 5 auf das Substrat 6 auftreffende Licht 1 wird mittels der reflektiven diffraktiven Struktur 3 unter einem definierten Winkel zur Fotomaske 5 zurückreflektiert und trifft nach der Reflexion an der Fotomaske 5 erneut auf das Substrat 6 in dem Bereich auf, in dem die Markenstruktur 4 zur Bestimmung des Abstands zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat 6 angeordnet ist. Die Abstandsbestimmung erfolgt aus der Position des Auftreffpunkts des reflektierten Lichts im Bereich der Markenstruktur 4 nach dem gleichen Prinzip wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann zum Ablesen des Abstands d auf der als Skala ausgeführten Markenstruktur 4 ein Mikroskopobjektiv 2 verwendet werden.In 3 a further embodiment of the sensor unit is shown schematically in cross section. This in 3 illustrated embodiment differs from that in the 1 and 2 illustrated embodiment in that the diffractive structure 3 and the brand structure 4 on the substrate 6 are arranged. In this embodiment, the diffractive structure 3 executed as a reflective structure. This after passing through the photomask 5 on the substrate 6 incident light 1 is by means of the reflective diffractive structure 3 at a defined angle to the photomask 5 reflected back and hits after reflection on the photomask 5 again on the substrate 6 in the area in which the brand structure 4 for determining the distance between the photomask 5 and the substrate 6 is arranged. The distance is determined from the position of the point of impact of the reflected light in the area of the brand structure 4 according to the same principle as in the first embodiment. In particular, for reading the distance d on the scale structure executed brand name 4 a microscope lens 2 be used.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung schematisch im Querschnitt dargestellt. Als Beleuchtungsvorrichtung 7 wird bei dem Ausführungsbeispiel ein Faserkollimator eingesetzt, mit dem das Licht einer Lichtleitfaser kollimiert wird. Der kollimierte Lichtstrahl 1 wird in eine Glasplatte 8 eingekoppelt und in der Glasplatte 8 mittels eines Strahlteilers derart in Richtung zur Fotomaske 5 umgelenkt, dass der kollimierte Lichtstrahl 1 unter einem Winkel von 0°, also senkrecht, auf die Fotomaske 5 auftrifft.In 4 is a further embodiment of the sensor unit according to a preferred embodiment shown schematically in cross section. As a lighting device 7 In the exemplary embodiment, a fiber collimator is used with which the light of an optical fiber is collimated. The collimated beam of light 1 gets into a glass plate 8th coupled and in the glass plate 8th by means of a beam splitter in the direction of the photomask 5 deflected that collimated beam of light 1 at an angle of 0 °, that is perpendicular, to the photomask 5 incident.

Der Faserkollimator 7 und die Glasplatte 8 befinden sich vorteilhaft in einer mechanischen Halterung 9, die mit Befestigungselementen 10 derart an einem Mikroskopobjektiv 2 befestigt wird, dass sich der Strahlteiler in der Glasplatte 8 zentrisch unter dem Mikroskopobjektiv 2 befindet.The fiber collimator 7 and the glass plate 8th are advantageously in a mechanical holder 9 with fasteners 10 like that on a microscope objective 2 is attached, that the beam splitter in the glass plate 8th Centric under the microscope objective 2 located.

Mit dem kollimierten Lichtstrahl 1 wird eine diffraktive Struktur 3 auf der Fotomaske 5 beleuchtet, wobei die diffraktive Struktur 3 einen Axialfokus mit sehr geringem Durchmesser formt, der sich als Strahl vom Zentrum der diffraktiven Struktur unter einem definierten Winkel zu dem Substrat 6 ausbreitet. Nach der Reflexion an dem Substrat 6 trifft der Strahl auf eine Markenstruktur 4 auf der Fotomaske 5, wobei der Auftreffpunkt von dem Abstand zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat 6 abhängt. Die Markenstruktur 4 ist mit einer Skala versehen, auf der der Abstand zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat 6 ablesbar ist. Die Markenstruktur 4 kann bei der Sensoreinheit vorteilhaft mit dem Mikroskopobjektiv 2 beobachtet werden. With the collimated beam of light 1 becomes a diffractive structure 3 on the photomask 5 illuminated, the diffractive structure 3 forms an axial focus of very small diameter, which is a beam from the center of the diffractive structure at a defined angle to the substrate 6 spreads. After reflection on the substrate 6 the beam meets a brand structure 4 on the photomask 5 , wherein the impact point of the distance between the photomask 5 and the substrate 6 depends. The brand structure 4 is provided with a scale on which the distance between the photomask 5 and the substrate 6 is readable. The brand structure 4 can in the sensor unit advantageous with the microscope objective 2 to be watched.

Besonders bevorzugt sind die diffraktive Struktur 3 und die Markenstruktur 4 in ein Strukturelement integriert, das sowohl die diffraktive Struktur 3 als auch die Markenstruktur 4 enthält. Dies wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit dadurch erleichtert, dass die Beleuchtung mit senkrechtem Einfall erfolgt, wodurch sich ein geringer Abstand zwischen dem Zentrum der diffraktiven Struktur 3 und dem Auftreffpunkt des reflektierten Strahls, in dessen Bereich sich die Markenstruktur 4 befindet, erzielen lässt.Particularly preferred are the diffractive structure 3 and the brand structure 4 integrated into a structural element that has both the diffractive structure 3 as well as the brand structure 4 contains. This is facilitated in the present embodiment of the sensor unit in that the illumination is done with normal incidence, resulting in a small distance between the center of the diffractive structure 3 and the point of impact of the reflected beam, in the area of which the brand structure 4 is achievable.

In 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Strukturelements 12 dargestellt, in das sowohl die diffraktive Struktur 3 als auch die Markenstruktur 4 integriert sind. Die diffraktive Struktur 3 ist aus einer Überlagerung einer diffraktiven Axicon-Struktur und einer Gitterstruktur gebildet. Insbesondere ist diffraktive Struktur 3 ist durch eine Überlagerung einer konischen und einer linearen Phasenfunktion erzeugt. Die Markenstruktur 4 ist derart skaliert, dass sich aus dem Auftreffpunkt des reflektierten Lichts der Abstand zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat 6 bestimmen lässt. Die Markenstruktur 4 ist also eine Skala, auf der sich der Abstand oder ein Vielfaches M oder ein Bruchteil 1/M des Abstands ablesen lässt, wobei M sich aus dem Ablenkwinkel der diffraktiven Struktur ergibt.In 5 is an embodiment of a structural element 12 shown, in which both the diffractive structure 3 as well as the brand structure 4 are integrated. The diffractive structure 3 is formed from a superposition of a diffractive axicon structure and a lattice structure. In particular, diffractive structure 3 is generated by a superposition of a conical and a linear phase function. The brand structure 4 is scaled so that from the point of impact of the reflected light, the distance between the photomask 5 and the substrate 6 determine. The brand structure 4 is therefore a scale on which it is possible to read off the distance or a multiple M or a fraction 1 / M of the distance, where M results from the deflection angle of the diffractive structure.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung werden mindestens zwei Strukturelemente 12, welche vorzugsweise sowohl die diffraktive Struktur als auch die Markenstruktur 4 enthalten, auf der Fotomaske 5 oder dem Substrat 6 angeordnet.In a preferred embodiment, at least two structural elements 12 , which preferably has both the diffractive structure and the brand structure 4 included on the photomask 5 or the substrate 6 arranged.

6 zeigt die Aufsicht auf eine Fotomaske 5, auf der mehrere Strukturelemente 12, die beispielsweise wie in 5 ausgestaltet sind, angeordnet sind. In einer lithografischen Vorrichtung, insbesondere einem Maskenpositionierer, weisen die Fotomaske 5 und das Substrat 6 typischerweise jeweils Justiermarken 11 auf, die bei der Justierung in Überdeckung gebracht werden, um eine eventuelle Verdrehung zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat 6 zu eliminieren. Die Justierung erfolgt typischerweise unter Verwendung von zwei Mikroskopobjektiven. Die Strukturelemente 12 zur Abstandsbestimmung zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat 6 können beispielsweise neben den Justiermarken 11 angeordnet werden. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind neben den Justiermarken 11 jeweils Strukturelemente 12 angeordnet, die jeweils Bestandteil einer Sensoreinheit zur Abstandsbestimmung sind. Durch die Abstandsmessung an zwei voneinander beabstandeten Punkten kann eine Verkippung zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat 6 entlang einer zur Verbindungslinie zwischen den Strukturelementen senkrecht stehenden Achse bestimmt und durch eine entsprechende Justierung eliminiert werden. 6 shows the view of a photomask 5 , on which several structural elements 12 which, for example, like in 5 are configured, are arranged. In a lithographic device, particularly a mask positioner, the photomask has 5 and the substrate 6 typically each alignment marks 11 which are brought into coincidence during the adjustment, to a possible rotation between the photomask 5 and the substrate 6 to eliminate. The adjustment is typically done using two microscope objectives. The structural elements 12 for determining the distance between the photomask 5 and the substrate 6 For example, next to the alignment marks 11 to be ordered. At the in 6 illustrated embodiment are in addition to the alignment marks 11 each structural elements 12 arranged, which are each part of a sensor unit for distance determination. By measuring the distance at two spaced apart points, a tilt between the photomask 5 and the substrate 6 determined along an axis perpendicular to the line connecting the structural elements and eliminated by a corresponding adjustment.

Bevorzugt enthält die lithografische Vorrichtung mindestens ein weiteres Paar von Sensoreinheiten, um auch eine Verkippung entlang einer weiteren Achse zu eliminieren. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zu den Strukturelementen 12 neben den Justiermarken 11 jeweils zwei Paare von Strukturelementen 12 weiterer Sensoreinheiten vorgesehen, deren Verbindungslinien jeweils senkrecht zur Verbindungslinie des Paars von Strukturelementen 12 neben den Justiermarken 11 verläuft. Bei dieser Ausgestaltung kann der Abstand zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat vorteilhaft an sechs voneinander beabstandeten Punkten gemessen und auf diese Weise eine eventuelle Verkippung zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat durch entsprechende Justierung eliminiert werden.Preferably, the lithographic device includes at least one other pair of sensor units to eliminate tilt along another axis. At the in 6 illustrated embodiment are in addition to the structural elements 12 next to the alignment marks 11 two pairs of structural elements 12 further sensor units provided, the connecting lines each perpendicular to the connecting line of the pair of structural elements 12 next to the alignment marks 11 runs. In this embodiment, the distance between the photomask 5 and the substrate are advantageously measured at six spaced apart points and thus possible tilting between the photomask 5 and the substrate are eliminated by appropriate adjustment.

In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit dargestellt, die unabhängig von anderen Bauteilen der lithografischen Vorrichtung funktioniert und somit insbesondere zum Nachrüsten bestehender Lithografieanlagen geeignet ist. Die Sensoreinheit umfasst einen Messkopf 13, der eine Beleuchtungseinheit 7 in Form einer Laserdiode LD enthält. In den Messkopf 13 ist eine Glasplatte 8 enthalten, in welcher ein Strahlteiler ausgebildet ist. Mittels des Strahlteilers wird das 1 Licht der Beleuchtungsvorrichtung 7 zu dem Strukturelement 12 umgelenkt, welches die diffraktive Struktur und die Markenstruktur umfasst. Die Auswertung erfolgt vorteilhaft mittels einer in den Messkopf 13 integrierten Abbildungseinheit 14, die vorteilhaft ein vergrößertes Bild der Markenstruktur erzeugt. Die Abbildungseinheit 14 kann insbesondere einer CCD-Kamera umfassen, um den Auftreffpunkt des reflektierten Lichts auf der Markenstruktur des Strukturelements 12 zu bestimmen.In 7 a further embodiment of the sensor unit is shown, which functions independently of other components of the lithographic apparatus and thus is particularly suitable for retrofitting existing lithography equipment. The sensor unit comprises a measuring head 13 that is a lighting unit 7 in the form of a laser diode LD contains. In the measuring head 13 is a glass plate 8th contain, in which a beam splitter is formed. By means of the beam splitter becomes the 1 light of the lighting device 7 to the structural element 12 which comprises the diffractive structure and the brand structure. The evaluation is advantageously carried out by means of a in the measuring head 13 integrated imaging unit 14 which advantageously produces an enlarged image of the brand structure. The imaging unit 14 In particular, a CCD camera may comprise the point of impact of the reflected light on the mark structure of the structural element 12 to determine.

Der Messkopf 13 ist in einem definierten Abstand d₂ zum Mikroskopobjektiv 2 angeordnet, das als Justiervorrichtung der lithografischen Vorrichtung dient. Das Strukturelement 12 ist in einem definierten Abstand Justiermarke 11a in der Fotomaske 5 positioniert. Durch eine Ausrichtung der Justiermarke 11a in der Fotomaske 5 zur Mitte des Mikroskopobjektivs 2 wird gewährleistet, dass das Strukturelement 12 richtig zum Messkopf 13 positioniert ist. Das Substrat 6 kann mittels einer Justiermarke 11b relativ zur Justiermarke 11a in der Fotomaske 5 justiert werden. Auf diese Weise kann, die Position, an der Abstand zwischen der Fotomaske 5 und dem Substrat gemessen wird, exakt bestimmt werden.The measuring head 13 is at a defined distance d ₂ to the microscope objective 2 arranged, which serves as an adjusting device of the lithographic device. The structural element 12 is an alignment mark at a defined distance 11a in the photomask 5 positioned. By aligning the alignment mark 11a in the photomask 5 to the center of the microscope objective 2 will ensure that the structural element 12 right to the measuring head 13 is positioned. The substrate 6 can by means of an alignment mark 11b relative to the alignment mark 11a in the photomask 5 to be adjusted. In this way, the position, at the distance between the photomask 5 and the substrate is measured, can be determined exactly.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not limited by the description with reference to the embodiments.

Claims

Method for measuring a distance (d) between a photomask ( 5 ) and a substrate ( 6 ) in a lithographic apparatus, in which - light ( 1 ) a lighting device ( 7 ) by means of a diffractive structure ( 3 ) on the photomask ( 5 ) or on the substrate ( 6 ) is deflected by a defined angle β, wherein by means of the diffractive structure ( 3 ) an axial focus is generated, and subsequently the deflected light at least once on the substrate ( 6 ) or the photomask ( 5 ), - a point of impact of the reflected light on the photomask ( 5 ) or the substrate ( 6 ), and - the distance (d) between the photomask ( 5 ) and the substrate ( 6 ) is determined from the position of the impact point.

The method of claim 1, wherein the distance (d) is determined by determining a lateral distance (x) between the point of impact of the reflected reflected light and the center of the structure ( 3 ) is determined according to the equation d = x / (2 × tanβ × N), where N is the number of reflections of the deflected light at a plane opposite to the point of impact through the substrate (FIG. 6 ) or the photomask ( 5 ) is formed.

Method according to Claim 1 or 2, in which a brand structure (in the area of the point of impact of the reflected light) ( 4 ) is arranged.

Method according to Claim 3, in which the brand structure ( 4 ) has a scale at which the distance d is readable.

Method according to one of the preceding claims, wherein a microscope objective ( 2 ) is used to determine the point of impact and / or to read the scale.

Method according to one of the preceding claims, in which the diffractive structure ( 3 ) for generating the at least one axial focus has a phase function which can be generated by superimposing a conical and a linear phase function.

Sensor unit for measuring a distance (d) between a photomask ( 5 ) and a substrate ( 6 ) in a lithographic apparatus, comprising: - a lighting device ( 7 ), - a diffractive structure ( 3 ) suitable for applying to the photomask ( 5 ) or on the substrate ( 6 ) incident light ( 1 ) of the lighting device ( 7 ) to deflect a defined angle β, and - a brand structure ( 4 ), which is suitable for impinging a point of impact on the substrate ( 6 ) or the photomask ( 5 ) reflected portion of the deflected light on the photomask ( 5 ) or the substrate ( 6 ), the brand structure ( 4 ) has a scale at which the distance d is readable.

Sensor unit according to Claim 7, in which the diffractive structure ( 3 ) for generating at least one axial focus has a phase function which can be generated by superposition of a conical and a linear phase function.

Sensor unit according to Claim 7 or 8, in which the diffractive structure ( 3 ) and the brand structure ( 4 ) on the photomask ( 5 ) are arranged.

Sensor unit according to Claim 9, in which the diffractive structure ( 3 ) is a transmissive structure.

Sensor unit according to one of claims 7 or 8, in which the diffractive structure ( 3 ) and the brand structure ( 4 ) on the substrate ( 6 ) are arranged.

Sensor unit according to Claim 11, in which the diffractive structure ( 3 ) is a reflective structure.

A lithographic apparatus comprising at least one sensor unit according to any one of claims 7 to 12.

A lithographic apparatus according to claim 13, including at least two sensor units arranged at a distance from each other, such that a tilting between the photomask ( 5 ) and the substrate ( 6 ) is determinable.