DE102012201410A1

DE102012201410A1 - Projektionsbelichtungsanlage mit einer Messvorrichtung zum Vermessen eines optischen Elements

Info

Publication number: DE102012201410A1
Application number: DE102012201410A
Authority: DE
Inventors: Sascha Bleidistel; Joachim Hartjes; Toralf Gruner
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: CN104145205A; US20140340664A1; KR101707722B1; CN104145205B; US10162270B2; WO2013113480A1; KR20140111683A; JP6061953B2; JP2015512145A; DE102012201410B4

Abstract

Eine Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie umfasst eine Messvorrichtung (50) zum Vermessen eines optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage. Die Messvorrichtung (50) umfasst: eine Bestrahlungseinrichtung (54), welche dazu konfiguriert ist, Messstrahlung (62) in unterschiedlichen Richtungen (64) auf das optische Element (20) einzustrahlen, sodass die Messstrahlung (62) für die unterschiedlichen Einstrahlrichtungen (64) eine jeweilige optische Weglänge (68) innerhalb des optischen Elements (20) zurücklegt, eine Detektionseinrichtung (56), welche dazu konfiguriert ist, für die jeweilige Einstrahlrichtung (64) die entsprechende, von der Messstrahlung (62) im optischen Element (20) zurückgelegte optische Weglänge zu messen, sowie eine Auswerteeinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, eine ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes im optischen Element (20) durch computertomographische Rückprojektion der gemessenen Weglängen unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstrahlrichtung zu ermitteln.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Messvorrichtung sowie ein Verfahren zum Vermessen eines optischen Elements.
Um eine Projektionsbelichtungsanlage wirtschaftlich zu betreiben, ist es wünschenswert, Maskenstrukturen mit einer möglichst kurzen Belichtungszeit auf ein Substrat in Gestalt eines Halbleiterwafers abzubilden, um damit einen möglichst hohen Durchsatz von belichteten Substraten zu erzielen. Dazu werden hohe Strahlungsintensitäten zum Erzielen einer ausreichenden Belichtung jedes einzelnen der Substrate benötigt. Insbesondere bei Verwendung von Strahlung im ultravioletten oder extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich kann der Einfluss intensiver Strahlung dazu führen, dass die Temperatur in den einzelnen optischen Elementen im Projektionsobjektiv und der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage örtlich variiert, was wiederum die Oberflächenform und die Brechzahl der optischen Elemente beeinflusst. Temperatur- und Brechzahlverteilung können in den optischen Elementen auch zeitlich variieren.
Diese strahlungsinduzierten Veränderungen in den Eigenschaften der einzelnen optischen Elemente können zu Abweichungen im Abbildungsverhalten der Projektionsbelichtungsanlage führen. Veränderungen der Eigenschaften optischer Elemente im Projektionsobjektiv treten als Aberrationen des Projektionsobjektivs zu Tage. Das Ausmaß dieser Aberrationen hängt von der Strahlungsdosis ab. Beispiele für Auswirkungen hoher Strahlungsintensität in einer Linse umfassen Verdichtung und Dichteverringerung des Linsenmaterials. Bei Verwendung von 193 nm Strahlung wird eine besonders starke Dichteveränderung in Quarzglas beobachtet. Derartige Effekte werden üblicherweise als Linsenaufheizungseffekte bezeichnet, die auch als sogenannte „Lens Heating“-Effekte bekannt sind.
Die durch die Linsenaufheizung erzeugten Aberrationen verändern das Abbildungsverhalten des Projektionsobjektivs in der Regel fortlaufend beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage. Damit wird die Qualität der lithographischen Abbildung in Mitleidenschaft gezogen. Um eine gleichbleibend hohe Abbildungsqualität sicherzustellen, wird herkömmlicherweise in vielen Fällen der Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage in regelmäßigen Zeitabständen unterbrochen, um eine Überprüfung des Abbildungsverhaltens vorzunehmen. Derartige Unterbrechungen sind jedoch kostspielig, da sie eine Verringerung des Durchsatzes zur Folge haben.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere eine gleichbleibend hohe Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage bei gleichzeitig hohem Durchsatz erreicht werden kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche eine Messvorrichtung zum Vermessen eines optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage umfasst. Das optische Element kann beispielsweise eine Linse oder auch ein Spiegelelement sein. Die Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine Beleuchtungsoptik sowie ein Projektionsobjektiv. Das zu vermessende optische Element kann Teil der Beleuchtungsoptik oder des Projektionsobjektivs sein. Die Messvorrichtung umfasst eine Bestrahlungseinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, Messstrahlung in unterschiedlichen Richtungen auf das optische Element einzustrahlen, so dass die Messstrahlung für die unterschiedlichen Einstrahlrichtungen eine jeweilige optische Weglänge innerhalb des optischen Elements zurücklegt. Weiterhin umfasst die Messvorrichtung eine Detektionseinrichtung sowie eine Auswerteeinrichtung. Die Messvorrichtung ist dazu konfiguriert, für die jeweilige Einstrahlrichtung die entsprechende, von der Messstrahlung im optischen Element zurückgelegte optische Weglänge zu messen. Die Auswerteeinrichtung ist dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes im optischen Element durch computertomographische Rückprojektion der gemessenen Weglängen unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstrahlrichtung zu ermitteln.
Mit anderen Worten arbeitet die erfindungsgemäße Messvorrichtung auf Grundlage eines computertomographischen Messprinzips und kann damit insbesondere als Tomographie-Messvorrichtung ausgebildet sein. Bei einer computertomographischen Vermessung wird das Messobjekt in unterschiedlichen Richtungen vermessen, aus den Messungen wird die innere räumliche Struktur des Messobjekts ermittelt und beispielsweise in Form von Schnittbildern dargestellt. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ermittelt aus den in unterschiedlichen Richtungen durchgeführten Messungen eine ortsaufgelöste Verteilung des optischen Brechungsindexes des optischen Elements. Die ortsaufgelöste Verteilung kann, je nach Ausführungsform, eindimensional, zweidimensional oder dreidimensional ermittelt werden. Aus der ermittelten ortsaufgelösten Verteilung des Brechungsindexes kann im Fall, in dem das optische Element eine Linse ist, direkt auf das optische Verhalten der Linse geschlossen werden. Im Fall, in dem das optische Element ein Spiegelelement ist, kann beispielsweise eine ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes des Spiegelsubstrats vermessen werden. Aus dieser Verteilung kann dann auf Veränderungen an der Spiegeloberfläche geschlossen werden. Weiterhin kann beispielsweise eine Temperaturverteilung des optischen Elements ermittelt werden.
Die jeweilige optische Weglänge ergibt sich aus einer Projektion des Brechungsindexes des optischen Elements entlang des von der Messstrahlung der entsprechenden Einstrahlrichtung im optischen Element zurückgelegten Weges auf die Detektionseinrichtung. Die erfindungsgemäße computertomographische Rückprojektion erfolgt insbesondere als gefilterte Rückprojektion. Dieses Verfahren beruht auf der Radon-Transformation und ist dem Fachmann grundsätzlich z.B. aus der medizinischen Computertomographie bekannt. Die Rückprojektion erfolgt insbesondere auf einen zumindest zweidimensionalen Bereich des optischen Elements. Daraus kann dann die ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes zweidimensional ermittelt werden.
Bei der Vermessung des optischen Elements wird die Messstrahlung in unterschiedlichen Richtungen auf das optische Element eingestrahlt. Unter unterschiedlichen Richtungen werden insbesondere Richtungen verstanden, die sich voneinander um einen Winkel von mindestens 1°, mindestens 5° oder mindestens 10° unterscheiden.
Die erfindungsgemäße Vermessung des optischen Elements in unterschiedlichen Richtungen kann beispielsweise über den Rand des optischen Elements erfolgen. Dies ermöglicht eine Durchführung der Messung ohne Unterbrechung des Belichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage. Damit wird es möglich, die ortsaufgelöste Verteilung einer für das Abbildungsverhalten der Projektionsbelichtungsanlage maßgeblichen Eigenschaft während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage zu überwachen. Dies ermöglicht es wiederum, mögliche Abweichungen im Abbildungsverhalten von einem Sollzustand noch während des Belichtungsbetriebs, beispielsweise mittels Manipulatoren zu korrigieren. Damit ermöglicht die Erfindung eine gleichbleibend hohe Abbildungsqualität ohne den Durchsatz schmälernde Unterbrechungen des Belichtungsbetriebs.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, die gemessenen Weglängen auf einen von der Messstrahlung durchlaufenen Volumenbereich des optischen Elements zurückzuprojizieren und damit eine dreidimensional ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes im optischen Element zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist das vermessene optische Element eine Linse. Insbesondere ist in diesem Fall die Projektionsbelichtungsanlage zur Belichtung mit UV-Strahlung, wie etwa Strahlung einer Wellenlänge von etwa 365 nm, etwa 248 nm oder etwa 193 nm ausgelegt. Weiterhin kann das vermessene optische Element als beugendes oder streuendes Element ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Messvorrichtung dazu konfiguriert, das optische Element in mindestens zwei verschiedenen Richtungen, welche sich quer zur optischen Achse des optischen Elements erstrecken, zu vermessen. Die Vermessung erfolgt damit von einem Randbereich des optischen Elements her, d.h. ein das optische Element betreffender Nutzstrahlengang wird durch die Vermessung nicht beeinträchtigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Messvorrichtung dazu konfiguriert, aus den Messungen eine ortsaufgelöste Verteilung der Temperatur in zumindest einem Abschnitt des optischen Elements zu ermitteln. Dies erfolgt durch Auswertung der gemessenen ortsaufgelösten Verteilung des Brechungsindexes des optischen Elements unter Zugrundelegen einer bekannten Temperaturabhängigkeit der Brechzahl des durchstrahlten Materials.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Detektionseinrichtung ein Interferometer, welches dazu konfiguriert ist, zur optischen Weglängenmessung die Messstrahlung nach Durchlaufen einer der optischen Weglängen im optischen Element mit einer Referenzstrahlung zu überlagern. Gemäß einer Variante wird die Referenzstrahlung von der Messstrahlung vor dessen Eintritt in das optische Element abgezweigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Bestrahlungseinrichtung mehrere Bestrahlungseinheiten, die jeweils dazu konfiguriert und angeordnet sind, die Messstrahlung in einer der unterschiedlichen Einstrahlrichtungen abzustrahlen, wobei die Einstrahlrichtungen der unterschiedlichen Bestrahlungseinheiten paarweise voneinander verschieden sind. Mit anderen Worten strahlen die Bestrahlungseinheiten die Messtrahlung jeweils in voneinander unterschiedlichen Einstrahlrichtungen ab.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Detektionseinrichtung mehrere Detektionseinheiten, die jeweils dazu konfiguriert sind, die optische Weglänge für jeweils eine der unterschiedlichen Einstrahlrichtungen zu messen, wobei die den unterschiedlichen Detektionseinheiten zugeordneten Einstrahlrichtungen paarweise voneinander verschieden sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Messvorrichtung zumindest ein integriertes Messmodul, das dazu konfiguriert ist, die Messstrahlung in einer der unterschiedlichen Richtungen auf das optische Element einzustrahlen sowie die in zur Einstrahlrichtung entgegengesetzter Richtung zurücklaufende Messtrahlung zu vermessen. Das integrierte Messmodul weist damit die Funktion der Bestrahlungseinrichtung und die Funktion der Detektionseinrichtung im Hinblick auf eine der unterschiedlichen Einstrahlrichtungen auf. Gemäß einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung mehrere integrierte Messmodule auf, in denen jeweils eine Bestrahlungseinheit und eine Detektionseinheit integriert sind. Das integrierte Messmodul ist vorzugsweise derart kompakt gestaltet, dass es sich lediglich auf einer Seite des zu vermessenden optischen Elements erstreckt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Messvorrichtung zumindest eine Bestrahlungseinheit zum Einstrahlen der Messstrahlung auf das optische Element sowie eine Detektionseinheit zum Vermessen der von der Messstrahlung im optischen Element zurückgelegten optischen Weglänge. Die Bestrahlungseinheit und die Detektionseinheit sind gemäß dieser Ausführungsform auf gegenüberliegenden Seiten des optischen Elements angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Bestrahlungseinrichtung eine Bestrahlungseinheit zur Abstrahlung der Messstrahlung und die Detektionseinrichtung eine der Bestrahlungseinheit zugeordnete Detektionseinheit zur Messung der von der Messstrahlung im optischen Element zurückgelegten Weglänge. Die Messvorrichtung weist weiterhin ein Drehlager auf, an dem die Bestrahlungseinheit und die Detektionseinheit befestigt sind. Das Drehlager ist derart konfiguriert, dass in unterschiedlichen Drehstellungen des Drehlagers die von der Bestrahlungseinheit abgestrahlte Messstrahlung in den unterschiedlichen Richtungen auf das optische Element eingestrahlt wird sowie die Detektionseinheit zur Vermessung der von der Bestrahlungseinheit in der jeweiligen Drehstellung abgestrahlten Messstrahlung angeordnet wird.
Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitgestellt, welche eine im folgenden beschriebene Messvorrichtung zum Vermessen eines optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage umfasst. Die Messvorrichtung umfasst eine Bestrahlungseinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, Messstrahlung in unterschiedlichen Richtungen auf das optische Element einzustrahlen, so dass die Messstrahlung für die unterschiedlichen Einstrahlrichtungen eine jeweilige optische Weglänge durch zumindest einen Abschnitt des optischen Elements zurücklegt. Weiterhin umfasst die Messvorrichtung eine Detektionseinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, für die jeweilige Einstrahlrichtung die entsprechende, von der Messstrahlung im optischen Element zurückgelegte optische Weglänge zu messen, sowie eine Auswerteeinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, aus den gemessenen Weglängen unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstrahlrichtung eine dreidimensional ortsaufgelöste Verteilung einer Eigenschaft des optischen Elements zu ermitteln. Diese Projektionsbelichtungsanlage kann optional mit in den vorstehenden Ausführungsformen und Ausführungsbeispielen genannten Merkmalen versehen sein. Insbesondere kann die ermittelte Eigenschaft des optischen Elements der Brechungsindex desselben sein.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Messvorrichtung bereitgestellt, wobei die Messvorrichtung mindestens einen Infrarotsensor umfasst, der dazu konfiguriert ist, eine jeweilige Intensität einer vom optischen Element ausgehenden Infrarotstrahlung aus unterschiedlichen Richtungen zu messen, und die Messvorrichtung ist dazu konfiguriert, aus den Messungen eine ortsaufgelöste Verteilung einer Eigenschaft des optischen Elements zu ermitteln. Auch diese Projektionsbelichtungsanlage kann, falls anwendbar, optional mit in den vorstehenden Ausführungsformen und Ausführungsbeispielen genannten Merkmale versehen sein.
Wie dem Fachmann bekannt ist, ist die Intensität der von den einzelnen Volumenelementen des optischen Elements abgestrahlten Infrarotstrahlung proportional zur vierten Potenz der Temperatur des jeweiligen Volumenelements. Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Messvorrichtung dazu konfiguriert, aus den Messungen eine ortsaufgelöste Verteilung der Temperatur in zumindest einem Abschnitt des optischen Elements zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Projektionsbelichtungsanlage weiterhin eine Manipulationseinrichtung zum Verändern einer optischen Eigenschaft der Projektionsbelichtungsanlage. Weiterhin umfasst die Projektionsbelichtungsanlage eine Steuerungseinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, auf Grundlage der ortsaufgelösten Verteilung der gemessenen Eigenschaft des optischen Elements die optische Eigenschaft, insbesondere die Aberrationswirkungen des optischen Elements in der Projektionsbelichtungsanlage, mittels der Manipulationseinrichtung zu verändern.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zum Vermessen eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitgestellt. Gemäß diesem Verfahren wird Messstrahlung in unterschiedlichen Richtungen auf das optische Element eingestrahlt, sodass die Messstrahlung für die unterschiedlichen Einstrahlrichtungen eine jeweilige optische Weglänge durch zumindest einen Abschnitt des optischen Elements zurücklegt. Weiterhin wird für die jeweilige Einstrahlrichtung die entsprechende, von der Messstrahlung im optischen Element zurückgelegte optische Weglänge gemessen und eine ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes im optischen Element wird durch computertomographische Rückprojektion der gemessenen Weglängen unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstrahlrichtung ermittelt.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das optische Element bei der Vermessung Teil einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Mit anderen Worten wird das optische Element im in die Projektionsbelichtungsanlage eingebauten Zustand vermessen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird auf Grundlage der ortsaufgelösten Verteilung der gemessenen Eigenschaft des optischen Elements eine optische Eigenschaft einer das optische Element umfassenden Projektionsbelichtungsanlage verändert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird zur optischen Weglängenmessung die Messstrahlung nach Durchlaufen einer der optischen Weglängen im optischen Element mit einer Referenzstrahlung überlagert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird die Messstrahlung in einer der unterschiedlichen Einstrahlrichtungen abgestrahlt, wobei die Einstrahlrichtungen der unterschiedlichen Bestrahlungseinheiten paarweise voneinander verschieden sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird die optische Weglänge für jeweils eine der unterschiedlichen Einstrahlrichtungen gemessen, wobei die den unterschiedlichen Detektionseinheiten zugeordneten Einstrahlrichtungen paarweise voneinander verschieden sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Messvorrichtung in einer der vorausgehenden Ausführungsformen durchgeführt.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage sowie der erfindungsgemäßen Messvorrichtung angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale entsprechend auf die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage sowie auf die erfindungsgemäße Messvorrichtung übertragen werden.
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 perspektivische Darstellung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie in Gestalt einer Linse mit einer Veranschaulichung eines Messarms einer Messvorrichtung zum Vermessen des optischen Elements in einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung,
2 eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer darin integrierten Messvorrichtung gemäß 1,
3 eine Detailansicht einer Ausführungsform der Linsenhalterung der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 2 mit einem in der Linsenhalterung integrierten Messmodul der Messvorrichtung,
4 eine perspektivische Darstellung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie in Gestalt eines Spiegels mit einer Veranschaulichung eines Messarms einer Messvorrichtung zum Vermessen des optischen Elements in der ersten Ausführungsform nach der Erfindung,
5 eine Draufsicht auf die Messvorrichtung in der ersten Ausführungsform nach der Erfindung mit mehreren unterschiedlich orientierten Messarmen, welche jeweils ein Messmodul sowie ein reflektierendes Element umfassen,
6 eine Schnittansicht durch ein Messmodul gemäß 5,
7 eine Draufsicht auf eine Messvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung mit mehreren unterschiedlich orientierten Messarmen, welche jeweils eine Bestrahlungseinheit sowie eine Detektionseinheit umfassen,
8 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Linsenhalterung der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 2 mit einer in der Linsenhalterung integrierten Bestrahlungseinheit sowie einer ebenfalls in der Linsenhalterung integrierten Detektionseinheit der Messvorrichtung gemäß 7,
9 eine Draufsicht auf eine Messvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung mit einem drehbar gelagerten Messarm.
10 eine Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform eines Drehlagers für den Messarm gemäß 9,
11 eine Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform eines Drehlagers für den Messarm gemäß 9,
12 eine perspektivische Darstellung eines optischen Elements einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Messvorrichtung zum Vermessen des optischen Elements in einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung, sowie
13 eine Draufsicht auf die Messvorrichtung gemäß 12.
Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen 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 der Projektionsbelichtungsanlage 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 y-Richtung schräg nach hinten in die Zeichenebene hinein, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
1 veranschaulicht schematisch ein optisches Element 20 in Gestalt einer Linse zusammen mit einem Messarm 53 einer Messvorrichtung 50. Die Messvorrichtung 50 dient der Vermessung des optischen Elements 20 und umfasst mehrere in unterschiedlichen Richtungen angeordnete Messarme 53, wie nachstehend näher beschrieben. Der in 1 gezeigte Messarm 53 umfasst ein integriertes Messmodul 52 sowie ein reflektierendes Element 58 in Gestalt eines Spiegels. Das in 1 gezeigte optische Element 20 ist gemäß einer Ausführungsform Teil einer schematisch in 2 veranschaulichten Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithografie, insbesondere eines Projektionsobjektivs 32 der Projektionsbelichtungsanlage 10. Alternativ kann das optische Element 20 auch Teil einer Beleuchtungsoptik 16 der Projektionsbelichtungsanlage 10 sein.
Die in 2 veranschaulichte Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst eine Strahlungsquelle 12 zum Erzeugen einer Belichtungsstrahlung 14 mit beispielsweise einer Wellenlänge im UV-Bereich, wie etwa 365 nm, 248 nm oder 193 nm. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 kann auf die EUV-Lithografie ausgelegt sein. In diesem Fall weist die Belichtungsstrahlung 14 eine Wellenlänge von unter 100 nm, insbesondere eine Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm auf. Die Belichtungsstrahlung 14 durchläuft zunächst eine, mehrere optische Elemente 20 aufweisende Beleuchtungsoptik 16 und trifft daraufhin auf eine Maske 18. Die Maske 18 umfasst Maskenstrukturen, die mittels eines Projektionsobjektivs 32, welches ebenfalls mehrere optische Elemente 20 umfasst, auf ein von einem Substrattisch 36 gehaltenes Substrat 34 in Gestalt eines Wafers abgebildet werden.
In der in 2 exemplarisch dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage 10 ist eines der optischen Elemente 20 mit der vorstehend erwähnten Messvorrichtung 50 versehen. Die Messvorrichtung 50 ist dazu konfiguriert, das zugeordnete optische Element 20 in bestimmten zeitlichen Abständen computertomografisch zu vermessen. Dazu wird das optische Element 20 in unterschiedlichen Richtungen vermessen. In der in 1 gezeigten Ausführungsform der Messvorrichtung 50 ist der Brechungsindex n des optischen Elements 20 Gegenstand der Vermessung. Als Ergebnis einer Einzelmessung wird der Brechungsindex n des optischen Elements 20 in zumindest einem Abschnitt des optischen Elements 20 ermittelt.
3 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung des Messmoduls 52 an einem der optischen Elemente 20 gemäß 2. In dieser Ausführungsform ist das optische Element 20 als Linse ausgeführt und wird von einer Linsenhalterung 26, welche als Klemmhalterung gestaltet ist, gehalten. Die Linsenhalterung 26 umfasst dazu eine verstellbare Klemmbacke 28 sowie eine feststehende Klemmbacke 29. Die beiden Klemmbacken 28 und 29 klemmen das optische Element 20 an dessen Rand von oben und unten her ein, d.h. die Klemmbacken 28 und 29 greifen das optische Element 20 bezüglich der Dickenerstreckung des optischen Elements 20 von beiden Seiten her an. Die Klemmbacke 28 ist mit einer Lagerungskugel 30 versehen, welche dazu dient, eine gewisse Flexibilität in der Lagerung zu gewährleisten. Ein Randbereich 23 des optischen Elements 20, dessen Oberfläche sich im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 21 des optischen Elements 20 erstreckt, weist Spiel gegenüber einer Seitenwand 27 der Linsenhalterung 26 auf. Mit anderen Worten, ist ein Spalt 25 zwischen dem Randbereich 23 des optischen Elements 20 sowie der Seitenwand 27 der Linsenhalterung 26 vorgesehen. In der Seitenwand 27 ist eine Ausnehmung 31 vorgesehen, in der das Messmodul 52 angeordnet ist. Das Messmodul 52 ist damit an einer Position angeordnet, an der die von einer Bestrahlungseinheit 54 des Messmoduls 52 ausgehende Messstrahlung 62 ungehindert in das optische Element 20 eindringen kann und die zurücklaufende Messstrahlung wieder mittels einer Detektionseinheit 56 des Messmoduls 52 erfasst werden kann, wie in 1 gezeigt. Die Anordnung des reflektierenden Elements 58 in der Linsenhalterung 26 kann analog zur Anordnung des Messmoduls 52 gemäß 3 erfolgen.
Wie vorstehend erwähnt wird als Ergebnis einer Einzelmessung der Brechungsindex n des optischen Elements 20 in zumindest einem Abschnitt des optischen Elements 20 ermittelt. In dem Fall, in dem das vermessene optische Element 20 eine Linse ist, wie in 1 gezeigt, ist der vermessene Brechungsindex der Brechungsindex des Linsenmaterials. Wie bereits vorstehend erwähnt, kann es sich bei dem vermessenen optischen Element 20 auch um ein Spiegelelement handeln. Ein derartiges Spiegelelement ist in 4 dargestellt. Dieses ist zum Einbau in eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage konzipiert und dient damit der Reflexion von EUV-Strahlung. Das Spiegelelement weist dazu eine EUV-Strahlung reflektierende Beschichtung 24 auf. Die Beschichtung 24 ist auf einer konkaven Oberfläche eines Spiegelsubstrats 22 aufgebracht. Das Spiegelsubstrat 22 kann beispielsweise aus ULE oder Zerodur gefertigt sein. Eine Vermessung des Brechungsindexes n erfolgt im Fall der Vermessung des Spiegelelements gemäß 4 in Bezug den Brechungsindex des Spiegelsubstrats 22.
Zur conputertomografischen Vermessung eines optischen Elements 20 entweder gemäß 1 oder gemäß 4 umfasst die Messvorrichtung 50 mehrere in unterschiedlichen Richtungen und jeweils quer zur optischen Achse 21 des optischen Elements 20 ausgerichtete Messarme 53. Ein derartiger Messarm umfasst in den in 1 und 4 gezeigten Ausführungsformen ein integriertes Messmodul 52 sowie ein reflektierendes Element 58.
Wie bereits vorstehend erwähnt, beinhaltet das integrierte Messmodul 52 eine Bestrahlungseinheit 54 sowie eine Detektionseinheit 56. Die Bestrahlungseinheit 54 strahlt die Messstrahlung 52 in einer Einstrahlrichtung 64, welche senkrecht zur optischen Achse 21 des optischen Elements 20 orientiert ist, auf das optische Element 20 ein. Die Messstrahlung 62 weist eine Wellenlänge auf, bei welcher das Linsenmaterial bzw. das Material des Spiegelsubstrats 22 transparent ist. Die Messstrahlung 62 kann dazu beispielsweise auf einen äußeren Randbereich des optischen Elements 20 eingestrahlt werden. In jedem Fall durchläuft die Messstrahlung 62 zumindest einen Abschnitt des optischen Elements 20, tritt aus diesem wieder aus und wird daraufhin von dem reflektierenden Element 58 in das optische Element 20 zurückreflektiert. Nach der Reflexion läuft die Messstrahlung 62 in einer Rücklaufrichtung 66, welche gemäß einer Ausführungsform der Einstrahlrichtung 64 entgegengesetzt ist.
Die zurücklaufende Messstrahlung 62 wird daraufhin von einer Detektionseinheit 56 des Messmoduls 52 erfasst. Die Detektionseinheit 56 ermittelt die von der Messstrahlung 62 im optischen Element 20 zurückgelegte optische Weglänge. 5 zeigt eine Ausführungsform der Messvorrichtung 50 gemäß 1 und 4 mit fünf unterschiedlich orientierten Messarmen 53-1 bis 53-5. Die optische Weglänge 68 ist beispielhaft für den Messarm 53-1 eingezeichnet. Die einzelnen Messarme 53-1 bis 53-5 umfassen jeweils ein Messmodul 52-1, 52-2, 52-3, 52-4 bzw. 52-5 sowie ein jeweils zugehöriges reflektierendes Element 58-1, 58-2, 58-3, 58-4 bzw. 58-5. Ein jeder der Messarme 53-1 bis 53-5 weist eine in Bezug auf die übrigen Messarme abweichende Orientierung auf. Mit anderen Worten weist die von den einzelnen Messmodulen 52-1 bis 52-5 abgestrahlte Messstrahlung 62 jeweils unterschiedliche Einstrahlrichtungen 64-1, 64-2, 64-3, 64-4 bzw. 64-5 auf. Abermals mit anderen Worten, sind die Einstrahlrichtungen 64-1 bis 64-5 paarweise voneinander verschieden, sie sind jedoch alle senkrecht zur optischen Achse 21 des optischen Elements 20 ausgerichtet. In der in 5 veranschaulichten Ausführungsform durchläuft die Messstrahlung 62 jedes der Messarme 53-1 bis 53-5 das Zentrum des optischen Elements 20.
Zur Erzeugung der jeweiligen Messstrahlung 62 umfassen die Messmodule 52-1 bis 52-5 jeweilige Strahlungseinheiten 54-1 bis 54-5. Die Bestrahlungseinheiten 54-1 bis 54-5 bilden zusammen eine sogenannte Betrahlungseinrichtung. Nach jeweiliger Reflexion der Messstrahlung 62 an dem jeweiligen reflektierenden Element 58-1, 58-2, 58-3, 58-4 bzw. 58-5 wird die Messstrahlung von der jeweiligen Detektionseinheit 56-1, 56-2, 56-3, 56-4 bzw. 56-5 erfasst. Die Detektionseinheiten 56-1 bis 56-5 bilden zusammen eine sogenannte Detektionseinrichtung.
Wie bereits vorstehend erwähnt, wird mittels jedes der Messarme 53-1 bis 53-5 eine jeweilige von der Messstrahlung 62 im optischen Element 20 zurückgelegte Weglänge 68 vermessen. Die Weglängenmessungen werden daraufhin von der in 5 gezeigten Auswerteeinrichtung 60 zu einer dreidimensional ortsaufgelösten Verteilung des Brechungsindexes n im optischen Element 20 ausgewertet, d.h. für jedes Volumenelement des optischen Elements 20 wird ein entsprechender Wert des Brechungsindexes bestimmt. Die Auswertung erfolgt mittels in der Computertomografiemesstechnik bekannten Verfahren. Die jeweilige gemessene optische Weglänge ergibt sich aus einer Projektion des Brechungsindexes des optischen Elements 20 entlang des von der Messstrahlung 62 der entsprechenden Einstrahlrichtung im optischen Element zurückgelegten Weges auf die jeweilige Detektionseinheit 56. Bei der Auswertung wird eine ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes im optischen Element 20 durch computertomographische gefilterte Rückprojektion der gemessenen Weglängen unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstrahlrichtung ermittelt. Geeignete Algorithmen sind dem Fachmann grundsätzlich z.B. aus dem Bereich der medizinischen Computertomographie bekannt. Gemäß einer Ausführungsform wird beruht die computertomographische Rückprojektion auf der dem Fachmann bekannten Radon-Transformation.
Wie in 2 veranschaulicht, wird das Messergebnis von der Auswerteeinrichtung 60 an eine Steuerungseinrichtung 38 der Projektionsbelichtungsanlage 10 weitergegeben. Die Steuerungseinrichtung vergleicht dieses Messergebnis mit mindestens einem zu einem früheren Zeitpunkt aufgenommenen Messergebnis. Mit anderen Worten bestimmt die Steuerungseinrichtung 38 eine Änderung in der ortsaufgelösten Verteilung des Brechungsindexes.
Auf Grundlage der festgestellten Änderung in der ortsaufgelösten Verteilung des Brechungsindexes berechnet die Steuerungseinrichtung 38 ein Stellsignal für eine Manipulationseinrichtung 40 der Projektionsbelichtungsanlage 10, welches dazu dient, die durch die Veränderung der ortaufgelösten Verteilung des Brechungsindexes hervorgerufene Änderung in der optischen Eigenschaft des vermessenen optischen Elements 20 zu kompensieren. Die Manipulationseinrichtung 40 kann unterschiedliche, dem Fachmann bekannte, Manipulatoren umfassen, beispielsweise Elemente zur Translation, Rotation und/oder Verkippung eines oder mehrerer der optischen Elemente 20 des Projektionsobjektivs 32.
Gemäß einer Ausführungsform werden mehrere, insbesondere alle optischen Elemente 20 des Projektionsobjektivs 32 mittels einer jeweiligen Messvorrichtung 50 während eines Belichtungsvorganges der Projektionsbelichtungsanlage 10 tomografisch überwacht. Aus dem tomografischen Messergebnissen werden Veränderungen in der Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs 32 in bestimmten zeitlichen Abständen berechnet und daraufhin mittels der Manipulationseinrichtung 40 korrigiert. Die Messvorrichtung 50 ermöglicht damit, während des Belichtungsvorganges auftretende Linsenaberrationen kurzfristig, insbesondere in Echtzeit, zu korrigieren.
6 veranschaulicht eine Ausführungsform des in den 1 bis 5 gezeigten Messmoduls 52. Wie bereits vorstehend erwähnt, beinhaltet das Messmodul 52 eine Bestrahlungseinheit 54 sowie eine Detektionseinheit 56. Die Bestrahlungseinheit 54 dient dazu, die Messstrahlung 62 in der Einstrahlrichtung 64 auf das optische Element 20 einzustrahlen. Dazu umfasst die Bestrahlungseinheit 54 eine Messstrahlungsquelle 70 sowie einen Strahlteiler 72. Ein Teil der von der Messstrahlungsquelle 70 erzeugten Messstrahlung 62 wird vom Strahlteiler 72 reflektiert und läuft als eingehende Messstrahlung 63 in Einstrahlrichtung 64 auf das optische Element 20 zu. Der unreflektierte Teil der Messstrahlung 62 durchläuft den Strahlteiler 72 und dient als Referenzstrahlung 74. Die Detektionseinheit 56 umfasst den Strahlteiler 72, mehrere Umlenkspiegel 76 sowie eine Detektorkamera 80, beispielsweise in Gestalt einer CCD-Kamera. Die Umlenkspiegel 76 sind dazu angeordnet, die Referenzstrahlung 74 entlang eines Referenzpfades zurück zum Strahlteiler 72 zu führen. Der Referenzpfad beginnt damit am Strahlteiler 72 mit dem Durchtritt der unreflektierten Messstrahlung 62 und endet wieder am Strahlteiler 72. Dort wird ein Teil der ankommenden Referenzstrahlung 74 auf die Detektorkamera 80 hin reflektiert.
Die am Strahlteiler 72 reflektierte Messstrahlung 63 durchläuft, wie bereits vorstehend beschrieben, das optische Element 20, wird am reflektierenden optischen Element 58 reflektiert und tritt nach abermaligem Durchlaufen des optischen Elements 20 als rücklaufende Messstrahlung 65 wieder in das Messmodul 52 ein. Die rücklaufende Messstrahlung 65 trifft dabei auf den Strahlteiler 72. Der den Strahlteiler 72 durchlaufende Anteil der Messstrahlung 65 interferiert mit der am Strahlteiler 72 reflektierten Referenzstrahlung 74 auf der Oberfläche der Detektorkamera 80. Die optische Weglänge des Referenzpfades ist auf die optische Weglänge der Messstrahlung 62 abgestimmt. Die optische Weglänge der Messstrahlung 62 ist bestimmt durch die optische Länge des Pfades der Messstrahlung, welche mit der Reflexion der Messstrahlung 62 am Strahlteiler 72 beginnt und nach doppeltem Durchtritt durch das optische Element 20 abermals am Strahlteiler 72 endet. Die so definierte optische Weglänge der Messstrahlung beinhaltet zwei mal die vorstehend mit Bezug auf 5 definierte optische Weglänge 68 innerhalb des optischen Elements 20 sowie die verbleibenden Wegstrecken außerhalb des optischen Elements 20. Ändert sich die optische Weglänge der Messstrahlung 64, beispielsweise aufgrund von Linsenaufheizung, so macht sich dies im von der Detektorkamera 80 aufgezeichneten Interferenzmuster bemerkbar. Die Weglängen außerhalb des optischen Elements 20 werden als konstant angenommen und sind bekannt. Weiterhin ist die ungefähre Weglänge innerhalb des optischen Elements bekannt. Aus den aufgezeichneten Interferenzmustern wird der genaue Wert der optischen Weglänge 68 innerhalb des optischen Elements ermittelt. Der Strahlteiler 72 bildet zusammen mit den Umlenkspiegeln 76 ein Interferometer 78.
7 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung 50. Diese unterscheidet sich von der Messvorrichtung 50 gemäß 5 darin, dass die Messstrahlung 62 in jedem der Messarme 53-1 bis 53-5 das optische Element 20 lediglich einmal durchläuft. Jeder der Messarme 53-1 bis 53-5 umfasst eine der Bestrahlungseinheiten 54-1 bis 54-5 sowie eine jeweilige der Detektionseinheiten 56-1 bis 56-5. Die Detektionseinheiten 56-1 bis 56-5 sind in Bezug auf die ihnen jeweils zugeordneten Bestrahlungseinheiten 54-1 bis 54-5 auf jeweils gegenüberliegenden Seiten des optischen Elements 20 angeordnet.
Wie in 7 gezeigt, ist die Anordnung derart gestaltet, dass die von den Strahlungseinheiten 54-1 bis 54-5 jeweils ausgehende Messstrahlung 62 das optische Element 20 in unterschiedlichen Einstrahlrichtungen 64-1 bis 64-5 durchlaufen. Jede der Bestrahlungseinheiten 54-1 bis 54-5 ist mit der jeweils zugeordneten Detektionseinheit 56-1 bis 56-5 über eine optische Faser 82-1 bis 82-5 verbunden. Die jeweilige optische Faser 82-1, 82-2, 82-3, 82-4 bzw. 82-5 leitet jeweils eine von der Messstrahlung 62 analog zur in 6 gezeigten Anordnung abgezweigte Referenzstrahlung 74 der jeweiligen Detektionseinheit 56-1, 56-2, 56-3, 56-4 bzw. 56-5 zu. In der jeweiligen Detektionseinheit 56-1, 56-2, 56-3, 56-4 bzw. 56-5 wird die Referenzstrahlung 74 mit der Messstrahlung 62 überlagert, nachdem die Messstrahlung 62 das optische Element 20 einmal durchlaufen hat. Aus dem durch Überlagerung entstehenden Interferogramm wird eine Abweichung der optischen Weglänge durch das optische Element 20 von der Weglänge durch die optische Faser 82 ermittelt. Die Auswertung der von den einzelnen Detektionseinheiten 56-1 bis 56-5 ermittelten optischen Weglängen erfolgt wie in der Ausführungsform gemäß 5 in der Auswerteeinrichtung 60.
8 zeigt eine von der Ausführungsform gemäß 3 abweichende Ausführungsform 126 einer Linsenhaltung. Diese Linsenhalterung 126 ist als Klebehalterung ausgeführt. Dazu weist die Linsenhalterung 126 mehrere Halterungsfüße 129 auf, auf denen das optische Element 20 aufliegt. Der Rand des optischen Elements 20 ist von einer Seitenwand 127 der Linsenhalterung 126 umgeben. Zur besseren Befestigung ist das optische Element 20 im Bereich der Seitenwand 127 sowie dem jeweiligen Halterungsfuß 129 mit Klebefüßen 133 in die Linsenhalterung 126 eingeklebt. Die Seitenwand 127 weist eine Vielzahl von Ausnehmungen 131 auf, wobei die Ausnehmungen 131 in Bezug auf das optische Element 20 jeweils paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. In jeweils einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 131 ist einerseits eine Bestrahlungseinheit 54 und andererseits eine Detektionseinheit 56 eines jeweiligen der Messarme 53-1 bis 53-5 angeordnet.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Messvorrichtung 50 zum Vermessen eines optischen Elements 20. In dieser Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung 50 lediglich einen Messarm 53, welcher in der dargestellten Ausführungsform aus einem integrierten Messmodul 52 sowie einem reflektierenden Element 58 besteht. Alternativ kann der Messarm 53 auch analog zu den in 7 gezeigten Messarmen 53-1 bis 53-5, d.h. mit einer separaten Bestrahlungseinheit 54 sowie einer separaten Detektionseinheit 56, konfiguriert sein.
Das in 9 gezeigte integrierte Messmodul 52 beinhaltet analog zur Ausführung gemäß 5 eine Bestrahlungseinheit 54 sowie eine Detektionseinheit 56. Das Messmodul 52 sowie das reflektierende Element 58 sind auf einem Drehgestell 84 in Gestalt eines drehbaren Ringes befestigt. Dabei ist das Drehgestell 84 in Bezug auf die optische Achse 21 des optischen Elements 20 drehbar gelagert. Zur Vermessung des optischen Elements 20 wird das Drehgestell 84 in unterschiedlichen Drehstellungen angeordnet, so dass die vom Messmodul 52 abgestrahlte Messstrahlung 64 in unterschiedlichen Einstrahlrichtungen 64 auf das optische Element 20 eingestrahlt wird. Bei jeder der Einstrahlrichtungen 64 wird die optische Weglänge der Messstrahlung 64, wie bereits vorstehend in Bezug auf 6 beschrieben, vermessen. Auch hier wird durch tomographische Auswertung der unter den unterschiedlichen Einstrahlrichtungen 64 erlangten Messergebnisse eine dreidimensionale ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes des optischen Elements 20 ermittelt.
Die 10 und 11 zeigen in Schnittansicht unterschiedliche Möglichkeiten der Lagerung des Drehgestells 84 gemäß 9. In der Ausführungsform gemäß 10 ist das Drehgestell 84 über ein Antriebslager 83a an einem Rahmen 85 des Projektionsobjektivs 32 gemäß 1 gelagert. Am Rahmen 85 ist die Linsenhalterung 26 zur Halterung des optischen Elements 20 befestigt. Das Antriebslager 83a ist als magnetisches Lager ausgebildet. Das magnetische Lager dient der berührungslosen Halterung des Drehgestells am Rahmen 85. Weiterhin umfasst das Antriebslager 83a einen Ultraschallmotor, auch als piezoelektrischer Motor bekannt. Der Ultraschallmotor ermöglicht die Drehung des Drehgestells 84 um die optische Achse 21.
In der in 11 gezeigten Ausführungsform ist das Drehgestell 84 über ein Zahnradgetriebe 83c am Rahmen 85 des Projektionsobjektivs 32 befestigt. Das Drehgestell 84 ist mittels einer Luftlagerung 83b gegenüber der Linsenhalterung 26 drehbar gelagert.
12 zeigt eine Ausführungsform einer weiteren erfindungsgemäßen Messvorrichtung 250 zur Vermessung eines optischen Elements 20. Das optische Element 20 kann, wie in 12 dargestellt, ein Spiegelelement sein. Ein derartiges Spiegelelement umfasst, wie bereits in 4 gezeigt, ein Spiegelsubstrat 22 sowie eine reflektierende Beschichtung 24. Als optisches Element kommt aber auch eine optische Linse gemäß 1 in Frage. Die Messvorrichtung 250 umfasst eine Vielzahl von entlang des Umfangs des optischen Elements 20 angeordneten Infrarotsensoren 286. Die Infrarotsensoren 286 sind von einer Abschirmung 288 in Gestalt eines zylinderförmigen Abschirmblechs, welches für Infrarotstrahlung undurchlässig ist, umgeben.
Wie in 13 veranschaulicht, strahlt jedes Volumenelement 292 des optischen Elements 20 Infrarotstrahlung 290 in alle Raumrichtungen ab. Die Intensität der am jeweiligen Volumenelement 292 abgestrahlten Infrarotstrahlung 290 ist proportional zur vierten Potenz der Temperatur im entsprechenden Volumenelement 292. Die entlang des Umfangs des optischen Elements 20 angeordneten Infrarotsensoren 286 messen die jeweils auf ihrer Detektionsoberfläche ankommende Intensität an Infrarotstrahlung. Durch Auswertung aller von den unterschiedlichen Infrarotsensoren 286 gemessenen Intensitätswerte wird unter Verwendung tomografischer Auswerteverfahren, insbesondere der Radontransformation, eine dreidimensionale ortsaufgelöste Verteilung der Temperatur in zumindest einem Abschnitt des optischen Elements 20 ermittelt. Aus der ermittelten Temperaturverteilung werden Veränderungen des Brechungsindexes im optischen Element 20 im Vergleich zu einer isotropen Temperaturverteilung ermittelt. Daraus wiederum werden Abweichungen der optischen Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs gegenüber einer früheren Messung ermittelt. Diese Messungen werden daraufhin mittels einer Manipulationseinrichtung 40, wie bereits in Bezug auf 2 erläutert, korrigiert.
Bezugszeichenliste

10: Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie
12: Strahlungsquelle
14: Belichtungsstrahlung
16: Beleuchtungsoptik
18: Maske
20: optisches Element
21: optische Achse
22: Spiegelsubstrat
23: Randbereich
24: reflektierende Beschichtung
25: Spalt
26: Linsenhalterung
27: Seitenwand
28: verstellbare Klemmbacke
29: feststehende Klemmbacke
30: Lagerungsventil
31: Ausnehmung
32: Projektionsobjektiv
34: Substrat
36: Substrattisch
38: Steuerungseinrichtung
40: Manipulationseinrichtung
50: Messvorrichtung
52: integriertes Messmodul
53: Messarm
54: Bestrahlungseinheit
56: Detektionseinheit
58: reflektierendes Element
60: Auswerteeinrichtung
62: Messstrahlung
63: eingehenden Messstrahlung
64: Einstrahlrichtung
65: rücklaufende Messstrahlung
66: Rücklaufrichtung
68: optische Weglänge
70: Messstrahlungsquelle
72: Strahlteiler
74: Referenzstrahlung
76: Umlenkspiegel
78: Interferometer
80: Detektorkamera
82: optische Faser
83a: Antriebslager
83b: Luftlagerung
83c: Zahnradgetriebe
84: Drehgestell
85: Rahmen des Projektionsobjektivs
126: Linsenhalterung
127: Seitenwand
129: Halterungsfuß
131: Ausnehmung
133: Klebefuß
250: Messvorrichtung
286: Infrarotsensor
288: Abschirmung
290: Infrarotstrahlung
292: Volumenelement

Claims

Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie mit einer Messvorrichtung (50) zum Vermessen eines optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Messvorrichtung (50) umfasst: – eine Bestrahlungseinrichtung (54), welche dazu konfiguriert ist, Messstrahlung (62) in unterschiedlichen Richtungen (64) auf das optische Element (20) einzustrahlen, sodass die Messstrahlung (62) für die unterschiedlichen Einstrahlrichtungen (64) eine jeweilige optische Weglänge (68) innerhalb des optischen Elements (20) zurücklegt, – eine Detektionseinrichtung (56), welche dazu konfiguriert ist, für die jeweilige Einstrahlrichtung (64) die entsprechende, von der Messstrahlung (62) im optischen Element (20) zurückgelegte optische Weglänge zu messen, sowie – eine Auswerteeinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, eine ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes im optischen Element (20) durch computertomographische Rückprojektion der gemessenen Weglängen unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstrahlrichtung zu ermitteln.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, bei der die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert ist, die gemessenen Weglängen auf einen von der Messstrahlung durchlaufenen Volumenbereich des optischen Elements zurückzuprojizieren und damit eine dreidimensional ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes im optischen Element zu ermitteln.
Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie mit einer Messvorrichtung (50) zum Vermessen eines optischen Elements (20) der Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Messvorrichtung (50) umfasst: – eine Bestrahlungseinrichtung (54), welche dazu konfiguriert ist, Messstrahlung (62) in unterschiedlichen Richtungen (64) auf das optische Element (20) einzustrahlen, sodass die Messstrahlung (62) für die unterschiedlichen Einstrahlrichtungen (64) eine jeweilige optische Weglänge (68) durch zumindest einen Abschnitt des optischen Elements (20) zurücklegt, sowie – eine Detektionseinrichtung (56), welche dazu konfiguriert ist, für die jeweilige Einstrahlrichtung (64) die entsprechende, von der Messstrahlung (62) im optischen Element (20) zurückgelegte optische Weglänge zu messen, sowie – eine Auswerteeinrichtung (60), welche dazu konfiguriert ist, aus den gemessenen Weglängen unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstrahlrichtung eine dreidimensional ortsaufgelöste Verteilung einer Eigenschaft des optischen Elements zu ermitteln.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das vermessene optische Element eine Linse ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Messvorrichtung (50, 250) dazu konfiguriert ist, das optische Element (20) in mindestens zwei verschiedenen Richtungen, welche sich quer zur optischen Achse (21) des optischen Elements erstrecken, zu vermessen.
Projektionsbelichtungsanalage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Messvorrichtung (50) dazu konfiguriert ist, aus den Messungen eine ortsaufgelöste Verteilung der Temperatur in zumindest einem Abschnitt des optischen Elements (20) zu ermitteln.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Detektionseinrichtung (56) ein Interferometer (78) umfasst, welches dazu konfiguriert ist, zur optischen Weglängenmessung die Messstrahlung (62) nach Durchlaufen einer der optischen Weglängen im optischen Element (20) mit einer Referenzstrahlung (74) zu überlagern.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Bestrahlungseinrichtung mehrere Bestrahlungseinheiten (54) umfasst, die jeweils dazu konfiguriert und angeordnet sind, die Messstrahlung (62) in einer der unterschiedlichen Einstrahlrichtungen (64) abzustrahlen, wobei die Einstrahlrichtungen (64) der unterschiedlichen Bestrahlungseinheiten (54) paarweise voneinander verschieden sind.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Detektionseinrichtung mehrere Detektionseinheiten (56) umfasst, die jeweils dazu konfiguriert sind, die optische Weglänge (68) für jeweils eine der unterschiedlichen Einstrahlrichtungen (64) zu messen, wobei die den unterschiedlichen Detektionseinheiten (56) zugeordneten Einstrahlrichtungen (64) paarweise voneinander verschieden sind.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche zumindest ein integriertes Messmodul umfasst (52), das dazu konfiguriert ist, die Messstrahlung (62) in einer der unterschiedlichen Richtungen (64) auf das optische Element einzustrahlen sowie die in zur Einstrahlrichtung (64) entgegengesetzter Richtung (66) zurücklaufende Messtrahlung (62) zu vermessen.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche zumindest eine Bestrahlungseinheit (54) zum Einstrahlen der Messstrahlung (62) auf das optische Element (20) sowie eine Detektionseinheit (56) zum Vermessen der von der Messstrahlung (62) im optischen Element (20) zurückgelegten optischen Weglänge (68) umfasst, wobei die Bestrahlungseinheit (54) und die Detektionseinheit (56) auf gegenüberliegenden Seiten des optischen Elements (20) angeordnet sind.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Bestrahlungseinrichtung eine Bestrahlungseinheit (54) zur Abstrahlung der Messstrahlung (62) und die Detektionseinrichtung eine der Bestrahlungseinheit (54) zugeordnete Detektionseinheit (56) zur Messung der von der Messstrahlung (62) im optischen Element (20) zurückgelegten Weglänge (68) umfasst, wobei die Messvorrichtung (50, 250) weiterhin ein Drehlager (84) aufweist, an dem die Bestrahlungseinheit (54) und die Detektionseinheit (56) befestigt sind, und das Drehlager (84) derart konfiguriert ist, dass in unterschiedlichen Drehstellungen des Drehlagers die von der Bestrahlungseinheit (54) abgestrahlte Messstrahlung (62) in den unterschiedlichen Richtungen (64) auf das optische Element (20) eingestrahlt wird sowie die Detektionseinheit (56) zur Vermessung der von der Bestrahlungseinheit (54) in der jeweiligen Drehstellung abgestrahlten Messstrahlung (62) angeordnet wird.
Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie mit einer Messvorrichtung (250), wobei die Messvorrichtung (250) mindestens einen Infrarotsensor (286) umfasst, der dazu konfiguriert ist, eine jeweilige Intensität einer vom optischen Element (20) ausgehenden Infrarotstrahlung (290) aus unterschiedlichen Richtungen zu messen, und die Messvorrichtung dazu konfiguriert ist, aus den Messungen eine ortsaufgelöste Verteilung einer Eigenschaft des optischen Elements (20) zu ermitteln.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche weiterhin eine Manipulationseinrichtung (40) zum Verändern einer optischen Eigenschaft der Projektionsbelichtungsanlage (10) sowie eine Steuerungseinrichtung (38) umfasst, wobei die Steuerungseinrichtung (38) dazu konfiguriert ist, auf Grundlage der ortsaufgelösten Verteilung der gemessenen Eigenschaft des optischen Elements (20) die optische Eigenschaft mittels der Manipulationseinrichtung (40) zu verändern.
Verfahren zum Vermessen eines optischen Elements (20) einer Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie, bei dem Messstrahlung (62) in unterschiedlichen Richtungen (64) auf das optische Element eingestrahlt wird, sodass die Messstrahlung (62) für die unterschiedlichen Einstrahlrichtungen (64) eine jeweilige optische Weglänge (68) durch zumindest einen Abschnitt des optischen Elements (20) zurücklegt, bei dem für die jeweilige Einstrahlrichtung (64) die entsprechende, von der Messstrahlung (62) im optischen Element (20) zurückgelegte optische Weglänge (68) gemessen wird, und bei dem eine ortsaufgelöste Verteilung des Brechungsindexes im optischen Element (20) durch computertomographische Rückprojektion der gemessenen Weglängen unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstrahlrichtung ermittelt wird.