DE102018217711A1

DE102018217711A1 - Diffusor für eine Wellenfrontquelle

Info

Publication number: DE102018217711A1
Application number: DE102018217711.2A
Authority: DE
Inventors: Helmut Haidner; Michael Samaniego; Frank Schlesener
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2019-10-17

Abstract

Ein Diffusor (32) für eine Wellenfrontquelle (22) einer Vorrichtung (10) zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems (12) umfasst mindestens zwei Lagen (44-1, 44-2) an Streustrukturen, wobei die mindestens zwei Lagen entlang von Flächen angeordnet sind, deren Abstand (46) zueinander mindestens 100 µm beträgt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Diffusor für eine Wellenfrontquelle einer Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems sowie eine Wellenfrontquelle mit einem derartigen Diffusor. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems mit einem Diffusor oder einer Wellenfrontquelle der jeweils vorgenannten Art sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung der vorgenannten Art.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Wellenfrontvermessung des Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bekannt. Darunter fallen z.B. eine auf lateraler Scherinterferometrie basierende Technik sowie auch andere interferometrische Techniken, wie Punktbeugungsinterferometrie (PDI - „Point Diffraction Interferometer) sowie Linienbeugungsinterferometrie (LDI - „Line Diffraction Interferometer“). Weiterhin ist die Verwendung eines Shack-Hartmann-Sensors oder eines auf Moire-Techniken basierenden Sensors möglich.
In einer Ausführungsform der Scherinterferometrie wird in der Objektebene des zu prüfenden optischen Systems eine Kohärenzmaske angeordnet. Die Kohärenzmaske kann z.B. eine zweidimensionale Pinhole-Anordnung aufweisen, welche dazu dient, eine auf die Kohärenzmaske eingestrahlte Beleuchtungsstrahlung in verschiedene Einzelstrahlen aufzuspalten, die auf unterschiedlichen Pfaden das Projektionsobjektiv durchlaufen. In der Bildebene des Abbildungssystems befindet sich ein Analysegitter in Gestalt eines Beugungsgitters. Durch die Überlagerung der durch Beugung an dem Analysegitter erzeugten Wellen entsteht ein Überlagerungsmuster in Form eines Interferogramms, das mit Hilfe eines geeigneten Detektors erfasst wird. Mögliche Ausführungsformen einer Kohärenzmaske sowie eines Beugungsgitters eines Scherinterferometers sind beispielsweise in DE 10 2005 041 373 A1 aufgeführt.
Ein optimales Messergebnis wird nicht immer erreicht, da trotz der im Stand der Technik bekannten Verwendung einer Wellenfrontquelle mit einem Diffusor in Gestalt einer Streuscheibe oft nicht sichergestellt ist, dass die von der Kohärenzmaske erzeugten Einzelstrahlen eine Winkelverteilung aufweisen, mit der die Pupille des Projektionsobjektivs optimal homogen gefüllt wird. Mit anderen Worten ist nicht immer sichergestellt, dass sich die Schnittpunkte der Pfade der Einzelstrahlen mit der Pupillenebene möglichst engmaschig und homogen über möglichst die gesamte Fläche der Pupille erstrecken.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Diffusor, eine Wellenfrontquelle, eine Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung und/oder eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie der eingangs genannten Art bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, insbesondere die Genauigkeit einer Wellenfrontvermessung eines optischen Systems erhöht werden kann, sowie insbesondere bei der Wellenfrontvermessung die Homogenität der Pupillenfüllung des optischen Systems verbessert werden kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einem Diffusor für eine Wellenfrontquelle einer Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems. Der Diffusor umfasst mindestens zwei Lagen an Streustrukturen, wobei die mindestens zwei Lagen entlang von Flächen angeordnet sind, deren Abstand zueinander mindestens 100 µm beträgt.
Die vorgenannten Flächen, entlang denen die mindestens zwei Lagen an Streustrukturen angeordnet sind, können jeweils eine beliebige Form aufweisen, insbesondere können sie jeweils die gleiche Form aufweisen. Bei der Form kann es sich um eine gekrümmte Form oder auch um eine ebene Form handeln. Falls es sich bei den Flächen um Abschnitte von Ebenen handelt, können diese parallel oder zueinander verkippt angeordnet sein.
Handelt es sich bei den Flächen nicht um parallele Ebenenabschnitte, so weisen die einzelnen Punkte auf den Flächen jeweils unterschiedliche Abstände zur jeweils anderen Fläche auf. Dabei ist der Abstand des jeweiligen Punktes einer Fläche durch die kürzeste Entfernung dieses Punktes zur anderen Fläche definiert. Unter dem vorgenannten Abstand der Flächen zueinander ist der Abstand an demjenigen Punkt einer der Flächen zur anderen Fläche zu verstehen, der im Vergleich zu den anderen Punkten der Fläche am kleinsten ist. Unter einer Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung ist eine Vorrichtung zu verstehen, mit welcher eine Abweichung einer zu vermessenden Wellenfront von einer Sollwellenfront bestimmt werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Konfiguration des Diffusors mit mindestens zwei Lagen an Streustrukturen mit dem genannten Abstand erfolgt eine stark verbesserte Ausleuchtung der Pupille des optischen Systems, d.h. die Schnittpunkte der Pfade der Einzelstrahlen mit der Pupillenebene sind engmaschig und homogen über Fläche der Pupille verteilt. Erfindungsgemäß wurde insbesondere erkannt, dass bei der Wellenfrontvermessung von optischen Systemen verwendete Beleuchtungssysteme oft eine Parzellierung der Strahlungsverteilung in der Pupille des Beleuchtungssystems aufweisen. Eine derartige Parzellierung tritt beispielsweise bei einem Beleuchtungssystem, welches einen Glasstab zur Mischung und Homogenisierung der Strahlung verwendet, auf. Jede Parzelle ist dabei ein Abbild der Strahlungsverteilung am Stabeintritt. Die Intensitätsüberhöhungen am Stabeintritt führen daher zu einem regelmäßigen Raster an Intensitätsspitzen in der Pupille des Beleuchtungssystems. Die durch die Parzellierung hervorgerufene Intensitätsmodulation kann zu erheblichen Fehlern bei der Wellenfrontmessung führen.
Weiterhin wurde erfindungsgemäß erkannt, dass Speckles, welcher bei der Verwendung von lediglich einer Streuscheibe mit einer Lage an Streustrukturen erzeugt werden, ebenfalls zu erheblichen Fehlern bei der Wellenfrontmessung führen können. Als Speckles, auch als Specklemuster oder Lichtgranulation bekannt, werden körnige Interferenzphänomene bezeichnet, die sich bei hinreichend kohärenter Beleuchtung optisch rauer Objektoberflächen mit Unebenheiten in der Größenordnung der Wellenlänge beobachten lassen. Durch die erfindungsgemäße Konfiguration des Diffusors mit mindestens zwei Lagen an Streustrukturen mit dem genannten Abstand können auf Speckles zurückzuführende Fehler bei der Wellenfrontmessung stark reduziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Abstand der Flächen zueinander mindestens 0,5 mm, insbesondere mindestens 1 mm, mindestens 3 mm oder mindestens 4 mm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Diffusor mindestens zwei Streuscheiben, die jeweils eine der mindestens zwei Lagen an Streustrukturen aufweisen. Die mindestens zwei Streuscheiben sind voneinander separate Elemente, insbesondere sind die Streuscheiben voneinander beabstandet angeordnet. Mit anderen Worten umfasst der Diffusor gemäß dieser Ausführungsform einen Stapel an Streuscheiben, welcher mindestens zwei Streuscheiben umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die mindestens zwei Lagen an Streustrukturen Teil einer monolithischen Struktur. Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Streustrukturen in einem Volumen der monolithischen Struktur verteilt angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante umfassen die Streustrukturen Gasbläschen in der monolithischen Struktur. Alternativ können die Streustrukturen auch durch gezielt in der monolithischen Struktur abgelagerte Atome gebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante sind die Streustrukturen homogen in dem Volumen der monolithischen Struktur verteilt. Alternativ können die Streustrukturen auch zufällig bzw. willkürlich im Volumen der monolithischen Struktur verteilt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Diffusor mindestens drei, mindestens vier, mindestens fünf oder mehr Lagen an Streustrukturen, deren Abstand zur jeweils benachbarten Lage mindestens 100 µm, insbesondere mindestens 0,5 mm, mindestens 1 mm, mindestens 3 mm oder mindestens 4 mm beträgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist mindestens eine der Lagen an Streustrukturen ein Streuprofil von mindestens 1°, insbesondere mindestens 2°, Halbwertsbreite auf. Insbesondere weisen beide Lagen an Streustrukturen jeweils ein Streuprofil bzw. eine Streuwinkelverteilung von mindestens 1° bzw. mindestens 2° Halbwertsbreite auf. Die Halbwertsbreite wird oft auch mit „FWHM“ (englisch für „Full Width Half Maximum“) abgekürzt.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Wellenfrontquelle für eine Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems bereitgestellt. Die Wellenfrontquelle umfasst eine Kohärenzstruktur, welche dazu konfiguriert ist, aus einer eingehenden Messstrahlung eine Messwelle zur Vermessung des optischen Systems zu erzeugen, sowie den Diffusor in einer der vorgenannten Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten, welcher derart im Strahlengang der eingehenden Messwelle angeordnet ist, dass die mindestens zwei Lagen an Streustrukturen quer zur eingehenden Messwelle orientiert sind.
Unter einer Wellenfrontquelle ist eine Vorrichtung zu verstehen, die dazu dient, Strahlung mit einer zur interferometrischen Wellenfrontvermessung des optischen Systems geeigneten Wellenfront bereitzustellen. Dabei kann die Wellenfrontquelle die Strahlung selbst erzeugen oder lediglich auf die Wellenfrontquelle, etwa von einem Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage, eingestrahlte Messstrahlung bezüglich ihrer Wellenfront geeignet umformen. In der Wellenfrontquelle ist der Diffusor der Kohärenzstruktur im Strahlengang der Messstrahlung vorgelagert. Weiterhin sind die Flächen, entlang denen die zwei Lagen an Streustrukturen angeordnet sind, derart angeordnet, dass die eingehende Messwelle die mindestens zwei Lagen nacheinander durchläuft.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenfrontquelle beträgt der Abstand zwischen dem Diffusor und der Kohärenzstruktur mindestens 300 µm, insbesondere mindestens 1 mm oder mindestens 10 mm. Gemäß einer Ausführungsvariante beträgt der Abstand zwischen dem Diffusor und der Kohärenzstruktur mindestens das Doppelte oder mindestens das Dreifache des Abstands zwischen den zwei Lagen an Streustrukturen des Diffusors.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst den Diffusor gemäß einer der vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten oder die Wellenfrontquelle gemäß einer der vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems bereitgestellt, wobei die mittels der Vorrichtung erzielbare Messgenauigkeit bei der Wellenfrontvermessung kleiner oder gleich 0,2 nm ist. Unter der Messgenauigkeit der Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung ist die Genauigkeit zu verstehen, mit der das mittels der Vorrichtung erhaltene Messergebnis der Wellenfront von der tatsächlichen Wellenfront abweicht. Gemäß einer Ausführungsform ist die Messgenauigkeit kleiner oder gleich 0,1 nm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Wellenfrontvermessung eine Wellenfrontquelle mit einen Diffusor, wobei der Diffusor dazu konfiguriert ist, die mittels der Vorrichtung erzielbare Messgenauigkeit zu erreichen.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bereitgestellt, welche ein Projektionsobjektiv zur Abbildung einer Maskenebene in eine Substratebene sowie eine Vorrichtung gemäß einer der vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten zur Wellenfrontvermessung des Projektionsobjektivs umfasst.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. des erfindungsgemäßen Diffusors angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Wellenfrontquelle übertragen werden, und umgekehrt. Weiterhin können die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. des erfindungsgemäßen Diffusors bzw. der erfindungsgemäßen Wellenfrontquelle angegebenen Merkmale entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung übertragen werden, und umgekehrt. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.
Figurenliste
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 Vorrichtung zur Vermessung eines Abbildungsfehlers eines optischen Systems mittels Wellenfrontvermessung mit einem Beleuchtungssystem, einer Kohärenzmaske sowie einem zwischen dem Beleuchtungssystem und der Kohärenzmaske angeordneten Diffusor, welcher zwei jeweils einseitig mit Streustrukturen beschichtete Streuscheiben umfasst,
2 den Diffusor gemäß 1 in einer Detailansicht,
3 eine weitere Ausführungsform des Diffusors mit nur einer beidseitig mit Streustrukturen beschichteten Streuscheibe,
4 eine weitere Ausführungsform des Diffusors mit einer Streuscheibe, welche zwei, in das Volumen der Streuscheibe, eingebrachte Lagen an Streustrukturen enthält,
5 eine weitere Ausführungsform des Diffusors mit zwei Streuscheiben, von denen eine beidseitig und eine einseitig mit Streustrukturen beschichtet ist,
6 eine weitere Ausführungsform des Diffusors mit einer Streuscheibe, welche drei, in das Volumen der Streuscheibe, eingebrachte Lagen an Streustrukturen enthält,
7 eine weitere Ausführungsform des Diffusors mit einer Streuscheibe, welche homogen im Volumen der Streuscheibe verteilte Streustrukturen aufweist,
8 die Intensitätsverteilung in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems gemäß 1, sowie
9 eine beispielhafte Darstellung von mittels einer herkömmlichen Streuscheibe erzeugten Speckles.

Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
Zur Erleichterung der Beschreibung ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Vermessung eines Abbildungsfehlers eines optischen Systems 12 mittels Wellenfrontvermessung, wobei die mittels der Vorrichtung 10 erzielbare Messgenauigkeit gemäß einer Ausführungsform kleiner oder gleich 0,2 nm und gemäß einer anderen Ausführungsform kleiner oder gleich 0,1 nm ist.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Strahlungsquelle 14 zur Erzeugung einer Messstrahlung 16, ein Beleuchtungssystem 18 zur Einstrahlung der Messstrahlung 16 auf eine Objektebene 20 des optischen Systems 12 sowie eine Wellenfrontquelle 22, welche dazu dient, die vom Beleuchtungssystem 18 kommende Messstrahlung 16 in eine Messwelle 24 mit einer zur interferometrischen Wellenfrontvermessung des optischen Systems 12 geeigneten Wellenfront zu formen. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 eine in einer Bildebene 26 des optischen Systems 12 angeordnete phasenschiebende Struktur in Gestalt eines verschiebbaren Beugungsgitter 28 sowie einen unterhalb des Beugungsgitters 28 angeordneten ortsauflösenden Detektor 30.
Die Wellenfrontquelle 22 umfasst einen Diffusor 32 sowie eine Kohärenzmaske 34. Die Kohärenzmaske 34 weist eine Kohärenzstruktur in Gestalt eines Messmusters auf, beispielsweise in Gestalt einer zweidimensionalen Anordnung von Lochblenden, sogenannten Pinholes 36, wie in 1 veranschaulicht. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist an der Oberseite der Kohärenzmaske 36 jedem Pinhole 36 eine Mikrolinse 38 zugeordnet. Damit wird die bei der Wellenfrontvermessung benötigte Intensität der Messstrahlung 16 verringert. In alternativen Ausführungsformen kann auch auf die Mikrolinsen 38 verzichtet werden.
Die Anordnung aus der Kohärenzmaske 34, dem Beugungsgitter 28 sowie dem Detektor 30 ist auch als Scherinterferometer bekannt. Im Rahmen des Messbetriebs zur Vermessung eines Abbildungsfehlers des optischen Systems 12 wird das Beugungsgitter 28 in kleinen Schritten quer zu einer optischen Achse 52 des optischen Systems 12 verschoben. Aus den vom Detektor 30 erfassten Interferenzmustern bzw. Scherogrammen lässt sich die Ortsableitung der Wellenfront in Bewegungsrichtung des Beugungsgitters 28 und daraus die Topographie der Wellenfront und schließlich ein Wellenfrontfehler des optischen Systems 12 ermitteln.
Im gezeigten Fall ist die Vorrichtung 10 zur Wellenfrontvermessung in eine Projektionsbelichtungsanlage 50 für die Mikrolithographie integriert. Damit handelt es sich bei der in 1 dargestellten Ausführungsform um ein Betriebsinterferometer, wobei das zu vermessende optische System 12 das Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage 50 ist. Die Objektebene 20 wird bei einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage 50 auch als Maskenebene und die Bildebene 26 als Substrat- bzw. Waferebene bezeichnet. Alternativ kann die Vorrichtung 10 auch unabhängig von einer Projektionsbelichtungsanlage betrieben werden und beispielsweise der Wellenfrontvermessung eines Projektionsobjektivs auf einem Messstand dienen.
Die in 1 dargestellte Projektionsbelichtungsanlage 10 verläuft entlang der als Strichpunktlinie eingezeichneten optischen Achse 52. Als Strahlungsquelle 14 dient im Beispiel ein in der Mikrolithographie im tiefen Ultraviolett (DUV) gebräuchlicher ArF-Excimer-Laser mit etwa 193 nm Wellenlänge oder ein KrF-Excimer-Laser mit etwa 248 nm Wellenlänge. Es können auch Strahlungsquellen mit anderen Wellenlängen, etwa im EUV-Wellenlängenbereich (EUV: extrem ultraviolette Strahlung) mit einer Wellenlänge von <100 nm, insbesondere bei etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm zum Einsatz kommen. Im Fall von EUV-Strahlung kommen für das Beleuchtungssystem 18 sowie das optische System 12 anstatt von Linsen ausschließlich Spiegel zum Einsatz.
Das in 1 dargestellte Beleuchtungssystem 18 für Messstrahlung 16 im DUV-Wellenlängenbereich umfasst einen Strahlaufweiter 54, welcher zur Kohärenzreduktion und Vergrößerung des Strahlquerschnitts dient, sowie ein erstes diffraktives optisches Rasterelement 56, welches eine Objektebene eines Objektivs 58 bildet, in dessen Austrittspupille ein zweites diffraktives optisches Rasterelement 60 vorgesehen ist. Nach dem zweiten Rasterelement 60 wird in 1 der Strahlengang mittels eines Umlenkspiegels 62 um 90° umgelenkt. Auf den Umlenkspiegel 62 kann jedoch auch verzichtet werden. In einem solchen Fall würde dann der Strahlengang bis zum Rasterelement 60 horizontal statt vertikal verlaufen.
Eine Einkoppeloptik 64 überträgt die nach dem zweiten Rasterelement 60 vorliegende Messstrahlung 16 auf eine Eintrittsfläche 66 eines Glasstabs 68, der durch mehrfache innere Reflexion die Strahlung mischt und homogenisiert. Unmittelbar an einer Austrittsfläche 70 des Glasstabs 68 befindet sich eine Zwischenfeldebene, in der ein Retikel-Masking-System (REMA) 72, eine verstellbare Feldblende, angeordnet ist. Ein nachfolgendes Objektiv 74 mit Linsengruppen 76, 78 und 80, einem Umlenkspiegel 82 und einer Pupillenebene 77 bildet diese Zwischenfeldebene auf die Objektebene 20 ab.
Da im Objektiv 58 vor dem Stabeintritt regelmäßig refraktive optische Elemente (ROE) verwendet werden, ist häufig eine Intensitätsverteilung am Stabeintritt zu beobachten, die eine zum Rand hin ansteigende Intensität aufweist. Der Intensitätsanstieg wird vor allem an den breiten Enden des Stabintegrators 68, also in x-Richtung, beobachtet, wobei der Stabintegrator im gezeigten Beispiel ein Aspektverhältnis von Breite zu Höhe (x zu y) von 5 zu 2 aufweist. Diese Intensitätsüberhöhungen am Rand werden vom Stabintegrator nicht vollständig homogenisiert, sondern führen zu unerwünschten Intensitätsspitzen in der Lichtverteilung der Austrittspupille in der Maskenebene.
Das Stabsystem erzeugt letztlich eine Parzellierung der Lichtverteilung in der Pupille des Beleuchtungssystems 18 hinter dem Glasstab 68. Jede Parzelle ist dabei ein Abbild der Strahlungsverteilung am Stabeintritt. Die Intensitätsüberhöhungen am Stabeintritt führen daher zu einem regelmäßigen Raster an Intensitätsspitzen in der Pupille des Beleuchtungssystems 18.
8 zeigt beispielhaft die Intensitätsverteilung in der Pupillenebene 77 des Beleuchtungssystems 18 gemäß 1. Darin ist das erwähnte regelmäßige Raster als eindimensionale Intensitätsmodulation in x-Richtung und damit als Streifenmuster mit vertikalen Linien zu erkennen. Alternativ kann durch die Parzellierung auch eine zweidimensionale Intensitätsmodulation, etwa in Gestalt eines Schachbrettmusters oder einer zweidimensionalen Spotverteilung, wie dies etwa bei in der EUV-Lithographie verwendeten Facettenspiegeln auftreten kann, vorliegen.
Die durch die Parzellierung hervorgerufene Intensitätsmodulation kann zu erheblichen Fehlern bei der Wellenfrontmessung führen. Wird als Diffuser 32, wie herkömmlicherweise üblich, lediglich eine Streuscheibe mit einer Lage an Streustrukturen verwendet, so können von der Streuscheibe erzeugte Speckles ebenfalls zu erheblichen Fehlern bei der Wellenfrontmessung führen. Als Speckles, auch als Specklemuster oder Lichtgranulation bekannt, werden körnige Interferenzphänomene bezeichnet, die sich bei hinreichend kohärenter Beleuchtung optisch rauer Objektoberflächen mit Unebenheiten in der Größenordnung der Wellenlänge beobachten lassen. 9 zeigt beispielhaft derartige, von einer herkömmlichen Streuscheibe mit lediglich einer Lage an Streustrukturen erzeugte Speckles.
Wie in 1 anhand einer Ausführungsform veranschaulicht, in welcher der Diffusor 32 durch zwei im Abstand von d₁ (Bezugszeichen 46) angeordnete Streuscheiben 40-1 und 40-2 gebildet wird, wird erfindungsgemäß zur Unterdrückung von durch die Parzellierung hervorgerufenen Fehlern in der Wellenfrontmessung der Diffusor 32 mit mindestens zwei Lagen an Streustrukturen versehen. Dabei sind die mindestens zwei Lagen entlang von Flächen angeordnet, welche quer zur eingehenden Messstrahlung 16 orientiert sind und deren Abstand d₁ zueinander mindestens 100 µm, insbesondere mindestens 0,5 mm, mindestens 1 mm, mindestens 2 mm oder mindestens 4 mm, beträgt.
Der Abstand d₂ (Bezugszeichen 48) zwischen dem Diffusor 32 und der Kohärenzmaske 34 beträgt mindestens 300 µm, insbesondere mindestens 1 mm oder mindestens 10 mm. Gemäß einer Ausführungsform ist der Abstand d₂ mindestens doppelt so groß, insbesondere mindestens drei mal so groß, wie der Abstand d₁ . Weiterhin oder alternativ werden durch die Anordnung der mindestens zwei Lagen an Streustrukturen die durch an den Streustrukturen erzeugten Speckles hervorgerufenen Wellenfrontfehler verringert.
In 2 ist der Diffusor 22 gemäß 1 im Detail dargestellt. Die beiden Streuscheiben 40-1 und 40-2 weisen jeweils einen Streuscheibengrundkörper 42 sowie an ihrer Unterseite jeweils eine Lage 44-1 bzw. 44-2 an Streustrukturen 44 auf. Der Abstand d₁ zwischen den Streuscheiben 40-1 und 40-2 und damit zwischen den Streustrukturlagen 44-1 und 44-2 beträgt in der vorliegenden Ausführungsform etwa 4,5 mm. Der Abstand d₂ (vgl. 1) zwischen dem Diffusor 32 und der Kohärenzmaske 22, genauer gesagt zwischen der Unterseite der Streuscheibe 40-2 und der Oberseite der Mikrolinsen 38 beträgt etwa 15,5 mm.
Die Streustrukturlagen 44-1 und 44-2 weisen jeweils ein Streuprofil mit einer Halbwertsbreite von etwa 2,5° auf. Die Halbwertsbreite wird oft auch mit „FWHM“ (englisch für „Full Width Half Maximum“) abgekürzt. Das Streuprofil der Streustrukturlagen 44-1 und 44-2 ist so gewählt, dass jede der beiden Streuscheiben höchstens 5%, insbesondere höchstens 3% des von der Parzellierung in der Pupille des Beleuchtungssystems 18 hervorgerufenen Streifenmusters durchlässt. Bei einem Wert von jeweils 5% bzw. jeweils 3% lässt die Anordnung der beiden Streuscheiben 40-1 und 40-2 zusammen lediglich (0,05)² = 0,25% bzw. (0,03)² = 0,09% des Streifenmusters durch.
3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Diffusors 32. Dieser umfasst lediglich eine Streuscheibe 40. Diese wiederum umfasst einen Streuscheibengrundkörper 42, auf deren Oberseite und Unterseite die beiden Streustrukturlagen 44-1 bzw. 44-2 angeordnet sind. Damit sind die beiden Streustrukturlagen 44-1 und 44-2 Teil einer monolithischen Struktur. Die Dicke des Streuscheibengrundkörpers 42 entspricht dem Abstand d₁ .
4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Diffusors 32. Dieser umfasst einen Streustrukturgrundkörper 42 in Gestalt einer monolithischen Struktur. Die Streustrukturen der den Abstand d₁ aufweisenden Streustrukturlagen 44-1 und 44-2 sind innerhalb des Volumens des Streustrukturgrundkörpers 42 verteilt angeordnet. Die beiden Streustrukturlagen 44-1 und 44-2 werden jeweils durch in den Streustrukturgrundkörper 42 eingebrachte Gasbläschen oder gezielt darin abgelagerte Atome gebildet.
5 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Diffusors 32. Dieser unterscheidet sich vom Diffusor 32 gemäß 2 lediglich darin, dass zusätzlich zu den an den Unterseiten der beiden Streuscheiben 40-1 und 40-2 angeordneten Streustrukturlagen 44-1 und 44-2 auf der Oberseite der ersten Streuscheibe 40-1 eine weitere Streustrukturlage 44-3 aufgebracht ist. Alle Streustrukturlagen 44-1, 44-2 und 44-3 weisen in dieser Ausführungsform jeweils ein Streuprofil mit einer Halbwertsbreite von etwa 2,5° auf.
6 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Diffusors 32. Dieser unterscheidet sich vom Diffusor 32 gemäß 4 lediglich darin, dass zusätzlich zu den beiden Streustrukturlagen 44-1 und 44-2 eine dritte Streustrukturlage 44-3 innerhalb des Volumens des Streustrukturgrundkörpers 42 angeordnet ist. Der Abstand der dritten Streustrukturlage 44-3 von der zweiten Streustrukturlage 44-2 ist in dieser Ausführungsform identisch mit dem Abstand d₁ zwischen den Streustrukturlagen 44-1 und 44-2. Weiterhin wird anhand von 6 der Wirkmechanismus des Diffusors 32 veranschaulicht, welcher darauf besteht, dass Strahlungsanteile der vom Beleuchtungssystem 18 auf den Diffusor 32 eingestrahlten miteinander vermisch werden.
Weiterhin können Diffusoren mit mehr als drei, wie etwa vier, fünf, sechs oder mehr Streustrukturlagen zum Einsatz kommen. Die in den 2 bis 6 dargestellten unterschiedlichen Diffusorausführungsformen können zur Konstruktion von Diffusoren mit mehr als drei Streustrukturlagen auf geeignete Weise kombiniert werden.
7 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Diffusors 32. Dieser unterscheidet sich vom Diffusor 32 gemäß 4 bzw. 6 darin, dass innerhalb des Volumens des Streustrukturgrundkörpers 42 Streustrukturen 44 in homogener Verteilung angeordnet sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Streustrukturen zufällig verteilt. Innerhalb dieser homogenen oder zufälligen Verteilung sind eine Vielzahl von Streustrukturlagen, insbesondere mindestens zwei Streustrukturlagen 44-1 und 44-2 mit dem Abstand d₁ , enthalten.
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung
12: optisches System
14: Strahlungsquelle
16: Messstrahlung
18: Beleuchtungssystem
20: Objektebene
22: Wellenfrontquelle
24: Messwelle
26: Bildebene
28: Beugungsgitter
30: Detektor
32: Diffusor
34: Kohärenzmaske
36: Pinhole
38: Mikrolinse
40-1: erste Streuscheibe
40-2: zweite Streuscheibe
42: Streuscheibengrundkörper
44: Streustruktur
44-1: erste Lage an Streustrukturen
44-2: zweite Lage an Streustrukturen
44-3: dritte Lage an Streustrukturen
46: Abstand d₁
48: Abstand d₂
50: Projektionsbelichtungsanlage
52: optische Achse
54: Strahlaufweiter
56: erstes Rasterelement
58: Objektiv
60: zweites Rasterelement
62: Umlenkspiegel
64: Einkoppeloptik
66: Eintrittsfläche
68: Glasstab
70: Austrittsfläche
72: Retikel-Masking-System
74: Objektiv
76: Linsengruppe
77: Pupillenebene
78: Linsengruppe
80: Linsengruppe
82: Umlenkspiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005041373 A1 [0003]

Claims

Diffusor (32) für eine Wellenfrontquelle (22) einer Vorrichtung (10) zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems (12), mit mindestens zwei Lagen (44-1, 44-2) an Streustrukturen, wobei die mindestens zwei Lagen entlang von Flächen angeordnet sind, deren Abstand (46) zueinander mindestens 100 µm beträgt.
Diffusor nach Anspruch 1, bei dem der Abstand (46) der Flächen zueinander mindestens 0,5 mm beträgt.
Diffusor nach Anspruch 1 oder 2, welcher mindestens zwei Streuscheiben (40-1, 40-2) umfasst, die jeweils eine der mindestens zwei Lagen (44-1, 44-2) an Streustrukturen aufweisen.
Diffusor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die mindestens zwei Lagen (44-1, 44-2) an Streustrukturen Teil einer monolithischen Struktur (42) sind.
Diffusor nach Anspruch 4, bei dem die Streustrukturen (44) in einem Volumen der monolithischen Struktur (42) verteilt angeordnet sind.
Diffusor nach Anspruch 5, bei dem die Streustrukturen (44) homogen in dem Volumen der monolithischen Struktur (42) verteilt sind.
Diffusor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Streustrukturen (44) Gasbläschen in der monolithischen Struktur (42) umfassen.
Diffusor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine der Lagen an Streustrukturen (44) ein Streuprofil von mindestens 1° Halbwertsbreite aufweist.
Wellenfrontquelle (22) für eine Vorrichtung (10) zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems (12) mit: einer Kohärenzstruktur (34), welche dazu konfiguriert ist, aus einer eingehenden Messstrahlung (16) eine Messwelle (24) zur Vermessung des optischen Systems (12) zu erzeugen, sowie dem Diffusor (32) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welcher derart im Strahlengang der eingehenden Messstrahlung (16) angeordnet ist, dass die mindestens zwei Lagen (44-1, 44-2) an Streustrukturen quer zur eingehenden Messstrahlung (16) orientiert sind.
Wellenfrontquelle nach Anspruch 9, bei welcher der Abstand (48) zwischen dem Diffusor (32) und der Kohärenzstruktur (34) mindestens 300 µm beträgt.
Vorrichtung (10) zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems (12) mit dem Diffusor (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder der Wellenfrontquelle (22) nach Anspruch 9 oder 10.
Vorrichtung (10) zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems (12), wobei die mittels der Vorrichtung erzielbare Messgenauigkeit bei der Wellenfrontvermessung kleiner oder gleich 0,2 nm ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, deren Messgenauigkeit kleiner oder gleich 0,1 nm ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, welche eine Wellenfrontquelle (22) mit einem Diffusor (32) umfasst, wobei der Diffusor dazu konfiguriert ist, die mittels der Vorrichtung erzielbare Messgenauigkeit zu erreichen.
Projektionsbelichtungsanlage (50) für die Mikrolithographie mit einem Projektionsobjektiv (12) zur Abbildung einer Maskenebene (20) in eine Substratebene (26) sowie einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 zur Wellenfrontvermessung des Projektionsobjektivs.