DE102020208284A1

DE102020208284A1 - Messanordnung und Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements sowie Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102020208284A1
Application number: DE102020208284.7A
Authority: DE
Inventors: Bettina Wehlauch; Wolfgang Scherm
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2021-04-08
Also published as: DE102019215216A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung (1) zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements (2) mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (9), aufweisend einen Sensor (12) und ein Messtarget (7), wobei der Sensor (12) von dem Messtarget (7) beabstandet positioniert ist und das dem Sensor (12) zugeordnete Messtarget (7) an einer Fügefläche (15) stoffschlüssig mit dem optischen Element (2) verbunden ist. Der Sensor (12) und das Messtarget (7) sind derart aufeinander ausgerichtet, dass zur Bestimmung einer Ist-Distanz (L_IST) zwischen dem Sensor (12) und dem Messtarget (7) eine Funktionsfläche (11) des Messtargets (7) einen Messstrahl des Sensors (12) reflektiert. Die Fügefläche (15) und die Funktionsfläche (11) sind wenigstens annähernd orthogonal zueinander ausgerichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements mit wenigstens einer Sensoreinrichtung, aufweisend einen Sensor und ein Messtarget, wobei der Sensor von dem Messtarget beabstandet positioniert ist und das dem Sensor zugeordnete Messtarget an einer Fügefläche stoffschlüssig mit dem optischen Element verbunden ist, wobei der Sensor und das Messtarget derart aufeinander ausgerichtet sind, dass zur Bestimmung einer Ist-Distanz zwischen dem Sensor und dem Messtarget eine Funktionsfläche des Messtargets einen Messstrahl des Sensors reflektiert.
Die Erfindung betrifft ferner ein Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements mit wenigstens einer Sensoreinrichtung, aufweisend einen Sensor und ein Messtarget, wonach der Sensor von dem optischen Element beabstandet positioniert wird und das dem Sensor zugeordnete Messtarget an einer Fügefläche stoffschlüssig mit dem optischen Elements verbunden wird, wonach der Sensor und das Messtarget derart aufeinander ausgerichtet sind, dass zur Bestimmung einer Ist-Distanz zwischen dem Sensor und dem Messtarget ein Messstrahl des Sensors von einer Funktionsfläche des Messtargets reflektiert wird.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist.
Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung von Halbleiterschaltungen erhöhen sich die Anforderungen an Auflösung und Genauigkeit von Projektionsbelichtungsanlagen gleichermaßen. Entsprechend hohe Anforderungen werden auch an die dort verwendeten optischen Elemente, die unter anderem den Strahlengang innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage beeinflussen, gestellt. Insbesondere auch die Anforderungen an die Positionierung der optischen Elemente, beispielsweise der Spiegel einer EUV („Extreme Ultra Violet“) - Projektionsbelichtungsanlage, sind auflösungsbedingt mittlerweile sehr hoch.
Die sich derzeit in Entwicklung befindenden EUV-Optiken sollen zudem über eine numerische Apertur (NA) verfügen, die es ermöglicht, die im Lithografie-Prozess erzielten kritischen Strukturgrößen noch weiter zu reduzieren. Die aktuellen EUV-Systeme basieren auf Optiken mit einer NA von 0,33, wohingegen die neuen Optiken über eine NA größer als 0,5 (auch als High-NA bezeichnet) verfügen sollen.
Generell benötigen immer mehr optische Elemente zusätzliche Funktionsflächen, um mechanische Referenzpunkte zu bestimmen, als Targetflächen für Sensoren oder als Anbindestellen für Sensoren.
Insbesondere bei den vorgenannten High-NA-Spiegeln einer Projektionsbelichtungsanlage muss die Position und die Bewegung aller Spiegel über Sensoren möglichst exakt bestimmt werden. Die Sensoren benötigen dabei am Spiegel exakte und driftstabile Referenz- bzw. Targetflächen (Funktionsflächen).
Aufgrund der fertigungsspezifischen Erfordernisse ist es nicht bzw. nur mit enormem Aufwand möglich, die Referenzflächen monolithisch bzw. einstückig an dem optischen Element, insbesondere einem optischen Element einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere einem Spiegel, herzustellen.
Bei Verwendung von Interferometern als Sensoren müssen die Targetflächen geeignet sein, die Messstrahlen der Sensoren zu reflektieren. Die Targetflächen sind im Regelfall durch eine Verspiegelung ausgebildet. Da die Position der Targetflächen die direkte Referenz für die Spiegel darstellen, werden besonders hohe Anforderungen an die Driftstabilität gestellt, da während einer Waferbelichtung keine sonstige Korrekturmöglichkeit zur Verfügung steht.
Aus dem Stand der Technik, zum Beispiel der DE 10 2018 218 162 A1 , ist es bekannt, die Targetfläche (Funktionsfläche) auf einem von dem optischen Element unabhängigen Trägersubstrat auszubilden und das Trägersubstrat an einer Fügefläche stoffschlüssig mit dem optischen Element zu verbinden.
Die für eine Regelung erforderliche Positionserfassung der optischen Elemente einer Projektionsbelichtungsanlage kann sehr genau unter Verwendung von interferometrischen Sensoreinrichtungen erfolgen. Hierzu können optisch reflektierende sogenannte „Targetspiegel“, nachfolgend auch in verallgemeinerter Form als „Messtarget“ bezeichnet, an den optischen Elementen, beispielsweise an den Spiegeln, befestigt und deren Abstand zu einer Rahmenstruktur unter Verwendung eines Interferometers gemessen werden. Auf Grundlage dieser Abstandsmessung kann schließlich auf die Ausrichtung des optischen Elements geschlossen werden. Eine beispielhafte interferometrische Messanordnung ist aus der DE 10 2019 201 146 A1 bekannt, die eine interferometrische Messanordnung in einem optischen System, insbesondere in einem optischen System für die Mikrolithografie, betrifft.
Aufgrund der geforderten hohen Genauigkeit müssen die Positionen und/oder die Orientierungen der optischen Elemente vorzugsweise in allen sechs Freiheitsgraden präzise bestimmt werden, um Aberrationen und damit einhergehende Beeinträchtigungen des Abbildungsergebnisses zu vermeiden oder zumindest auf ein tolerierbares Maß zu reduzieren. Im Rahmen der Positionsbestimmung der optischen Elemente einer Projektionsbelichtungsanlage können zum Beispiel über eine Weglänge von einem Meter Genauigkeiten der Längenmessung im Pikometerbereich gefordert sein.
Die bekannten Fügeverfahren, um das Messtarget mit dem optischen Element zu verbinden, sind jedoch mit Nachteilen verbunden. Insbesondere zeigen die verwendeten Hilfsstoffe, insbesondere ein Klebstoff, bei Veränderung der Umgebungsbedingungen ein Driftverhalten. Dieses Driftverhalten führt beispielsweise beim bevorzugten Fügen durch Kleben zu einem Driften der Fügefläche, die über den für High-NA-Spiegel notwendigen Anforderungen liegt.
Im Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage kann es insbesondere durch Temperaturänderungen oder Feuchtigkeitsschwankungen zu einer Beeinträchtigung des Klebstoffs kommen, wodurch das Messtarget eine parasitäre Bewegung erfährt bzw. driftet. Diese parasitäre Targetbewegung kann schließlich zu einem nicht unwesentlichen Fehler bei der Positionsbestimmung des optischen Elements führen.
Das Problem von Feuchtigkeitsschwankungen besteht selbst bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, deren Projektionsobjektiv im Betrieb einem Vakuum ausgesetzt ist, da deren Projektionsobjektiv im Rahmen von Wartungsarbeiten belüftet und nachfolgend wieder entlüftet werden muss. Bei diesem Vorgang kann der Kleber bzw. der Klebstoff Luftfeuchtigkeit aufnehmen und/oder abgeben. Die mitunter mehrere Tage dauernde Veränderung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der Klebstoffverbindung(en) während der Wartung kann schließlich zu der genannten unerwünschten parasitären Targetbewegung und einer anschließenden Messabweichung führen.
Das Problem wird insbesondere auch in der DE 10 2018 218 162 A1 und der DE 10 2019 200 746 A1 beschrieben. In der DE 10 2018 218 162 A1 wird zur Vermeidung des Problems vorgeschlagen, ein Maß für die relative Feuchte in der Umgebung der Klebestelle zwischen dem optischen Element und dem Messtarget zu bestimmen und anhand dieses Maßes auf die Volumenänderung des Klebstoffs an der Klebestelle zu schließen. In der DE 10 2019 200 746 A1 wird hingegen vorgeschlagen, speziell konstruierte Messtargets zu verwenden, die eine Volumenänderung der Klebeverbindung zu kompensieren vermögen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messanordnung zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements zu schaffen, bei der Messabweichungen aufgrund von Bewegungen des Messtargets weitgehend vermieden werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements zur Verfügung zu stellen, bei dem Messabweichungen aufgrund von Bewegungen des Messtargets weitgehend vermieden werden.
Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie bereitzustellen, bei der die Position und/oder die Orientierung eine optischen Elements mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann, insbesondere um die Ausrichtung des optischen Elements mit hoher Präzision regeln zu können.
Die Aufgabe wird für die Messanordnung durch die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Messverfahrens wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Hinsichtlich der Projektionsbelichtungsanlage wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Messanordnung zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements weist wenigstens eine Sensoreinrichtung, aufweisend einen Sensor und ein Messtarget, auf. Der Sensor ist von dem Messtarget beabstandet positioniert. Das dem Sensor zugeordnete Messtarget ist an einer Fügefläche stoffschlüssig mit dem optischen Element verbunden. Der Sensor und das Messtarget sind derart aufeinander ausgerichtet, dass zur Bestimmung einer Ist-Distanz zwischen dem Sensor und dem Messtarget eine Funktionsfläche des Messtargets einen Messstrahl des Sensors reflektiert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Fügefläche und die Funktionsfläche wenigstens annähernd orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Die Erfinder haben erkannt, dass ein Driftverhalten bzw. eine unerwünschte parasitäre Targetbewegung insbesondere aufgrund von temperatur- oder feuchtigkeitsbedingten Änderungen der stoffschlüssigen Verbindung keine relevanten Messfehler mehr verursacht, wenn das Messtarget derart an dem optischen Element angebracht wird, dass die Fügefläche und die Funktionsfläche wenigstens annähernd orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Die Erfinder haben erkannt, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Messtarget und dem optischen Element primär zu einer Bewegung des Messtargets orthogonal zur Fügefläche führt. Durch die nunmehr vorgesehene erfindungsgemäße Anordnung der Fügefläche zu der Funktionsfläche führt ein Driften der Fügefläche lediglich zu einer lateralen Verschiebung der Funktionsfläche bzw. zu einer Verschiebung senkrecht zur Messrichtung, so dass der Drift der Fügefläche nicht mehr zu Messfehlern führt bzw. die Messfehler unter Berücksichtigung von Toleranzen mindestens eine Größenordnung kleiner sind als bisher.
Erfindungsgemäß ist die Fügefläche wenigstens annähernd orthogonal zu der Funktionsfläche ausgerichtet, vorzugsweise exakt orthogonal. Es sei darauf hingewiesen, dass sich bereits dann eine Verbesserung der Messergebnisse ergibt, wenn die Fügefläche und die Funktionsfläche mit einem Winkel zwischen 70° und 110° zueinander ausgerichtet sind. Bei einem Winkel von zum Beispiel 70° oder 110° führt zwar ein Driften der Funktionsfläche noch zu Messfehlern, diese sind jedoch geringer als beim Stand der Technik.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für ebene Funktionsflächen, derart wie dies beispielsweise bei Interferometer-Targetflächen der Fall ist, die hohe Anforderungen an die Ebenheit besitzen.
Bei dem optischen Element, mit dem das Messtarget verbunden ist, kann es sich insbesondere um eine Linse oder um einen Spiegel, vorzugsweise einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, die insbesondere über eine numerische Apertur größer als 0,5 verfügt (High-NA), handeln. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann grundsätzlich die Position und/oder die Orientierung eines beliebigen optischen Elements ermittelt werden.
Die Messanordnung kann insbesondere als Interferometer-Anordnung ausgebildet sein.
Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Messtarget und dem optischen Element wird vorzugsweise durch einen Klebstoff hergestellt. Grundsätzlich kann jedoch auch eine andere stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise Löten oder Schweißen, eingesetzt werden. Dies kann auch von dem optischen Element abhängig sein, das mit dem Messtarget verbunden werden soll.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Merkmal „Fügefläche“ nicht derart einschränkend zu verstehen ist, dass ein Beschichten, d. h. das Aufbringen einer festhaftenden Schicht auf die Oberfläche nur eines der Verbindungspartner, ausgeschlossen wäre. Eine stoffschlüssige Verbindung an einer Fügefläche zwischen dem Messtarget und dem optischen Element kann im Sinne der Erfindung auch durch eine Beschichtung hergestellt werden.
Eine besonders bevorzugte Ausbildung der Fügefläche wird nachfolgend dargestellt.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das optische Element und das Messtarget zur Ausbildung der Fügefläche einen Passung, aufweisend ein Aufnahmebohrung und einen Aufnahmevorsprung, ausbilden.
Dadurch, dass die Fügefläche durch eine Passung ausgebildet ist, welche eine Aufnahmebohrung und einen Aufnahmevorsprung aufweist, lässt sich das Messtarget in besonders vorteilhafter Weise mit dem optischen Element verbinden und in geeigneter Weise ausrichten.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausrichtung der Fügefläche derart, dass diese wenigstens annähernd orthogonal zu der Funktionsfläche ausgerichtet ist, lässt sich mithilfe einer Passung, aufweisend eine Aufnahmebohrung und einen Aufnahmevorsprung, in besonders vorteilhafter Weise realisieren.
Von Vorteil ist es, wenn die Fügefläche durch einen Abschnitt der Passung ausgebildet ist, in dem eine Wandung der Aufnahmebohrung an eine Wandung des Aufnahmevorsprungs angrenzt, wobei die Wandungen in dem Abschnitt orthogonal zu der Funktionsfläche verlaufen.
Es hat sich als besonders geeignet herausgestellt, die Fügefläche durch einen Abschnitt der Passung auszubilden, in dem eine Wandung der Aufnahmebohrung an eine Wandung des Aufnahmevorsprungs angrenzt. Es ist dabei von Vorteil, im Hinblick auf eine möglichst stabile stoffschlüssige Verbindung, wenn sich die Fügefläche über den gesamten Abschnitt der Passung, in dem die vorgenannten Wandungen aneinander angrenzen und orthogonal zu der Funktionsfläche verlaufen, erstreckt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Fügefläche nicht den gesamten derartigen Abschnitt einnimmt, sondern sich nur über eine Teilfläche des Abschnitts erstreckt, beispielsweise nicht die gesamte Höhe einnimmt und/oder nicht vollständig um den Aufnahmevorsprung umläuft.
Von Vorteil ist es, wenn die Fügefläche wenigstens teilweise umlaufend um den Aufnahmevorsprung ausgebildet ist.
Vorzugsweise erstreckt sich die Fügefläche ringförmig vollständig um den Aufnahmevorsprung. Möglich ist es jedoch auch, dass die Fügefläche nur teilweise um den Aufnahmevorsprung umläuft bzw. die Fügefläche durch mehrere Ringsegmente gebildet ist.
Erfindungsgemäß kann eine Klebstoffzuführung vorgesehen sein, welche derart positioniert ist, dass nach dem Verbinden der Aufnahmebohrung mit dem Aufnahmevorsprung zur Ausbildung einer Klebstoffverbindung Klebstoff in die Fügefläche einbringbar ist.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, kann die Verbindung zwischen dem Messtarget und dem optischen Element durch ein beliebiges stoffschlüssiges Verfahren realisiert werden, wobei sich jedoch ein Verkleben in besonderer Weise eignet. Es hat sich herausgestellt, dass ein Verfüllen der Fügefläche bzw. des Spaltes bzw. des Raums zwischen dem Aufnahmevorsprung und der Aufnahmebohrung besonders vorteilhaft möglich ist, wenn eine Klebstoffzuführung vorgesehen ist, die es ermöglicht, nach dem Verbinden der Aufnahmebohrung mit dem Aufnahmevorsprung Klebstoff in die Fügefläche einzubringen.
Die Klebstoffzuführung kann vorzugsweise durch eine oder mehrere Bohrungen ausgebildet sein. Die Erfinder haben erkannt, dass bereits eine Bohrung ausreichend ist, um der Fügefläche Klebstoff zuzuführen. Der Klebstoff verteilt sich in geeigneter Weise ringförmig umlaufend um den Aufnahmevorsprung, wodurch eine zuverlässige Verbindung zwischen dem optischen Element und dem Messtarget hergestellt wird.
Von Vorteil ist es, wenn die Aufnahmebohrung und der Aufnahmevorsprung derart gestaltet sind, dass das Messtarget nach dem Verbinden der Aufnahmebohrung mit dem Aufnahmevorsprung justierbar ist.
Die Erfinder haben erkannt, dass es von Vorteil ist, wenn das Messtarget nach dem Verbinden der Aufnahmebohrung mit dem Aufnahmevorsprung justierbar ist, insbesondere um eine Feineinstellung vorzunehmen, insbesondere um die Funktionsfläche des Messtargets exakt auf den Sensor der Sensoreinrichtung auszurichten. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Messtarget durch Stellschrauben entsprechend auszurichten. Grundsätzlich können auch bei der erfindungsgemäßen Lösung Stellschrauben zur Justierung eingesetzt werden.
Von Vorteil ist es jedoch, wenn die Justierung des Messtargets nach dem Verbinden der Aufnahmebohrung mit dem Aufnahmevorsprung dadurch erfolgt, dass zwischen der Aufnahmebohrung und dem Aufnahmevorsprung ein umlaufender Spalt vorhanden ist, der eine Ausrichtung des Messtargets ermöglicht.
Der Spalt wird nach dem Justieren des Messtargets bzw. nachdem das Messtarget entsprechend auf den Sensor ausgerichtet ist, wenigstens teilweise mit dem Klebstoff verfüllt.
Der umlaufende Spalt kann vorzugsweise derart gewählt sein, dass, wenn der Aufnahmevorsprung symmetrisch in der Aufnahmebohrung ausgerichtet ist, der umlaufende Spalt zwischen der Aufnahmebohrung und dem Aufnahmevorsprung 0,02 mm bis 1 mm, vorzugsweise 0,05 mm bis 0,5 mm, weiter bevorzugt, 0,07 mm bis 0,3 mm, besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,2 mm und ganz besonders bevorzugt 0,1 mm bis 0,17 mm, insbesondere 0,15 mm, beträgt.
Die Aufnahmebohrung und der Aufnahmevorsprung sind vorzugsweise derart gestaltet, dass der vorgenannte Spalt als ringförmig umlaufender Spalt ausgebildet ist.
Um das Messtarget zu justieren bzw. auszurichten, kann die Position des Aufnahmevorsprungs in der Aufnahmebohrung entsprechend verschoben werden, beispielsweise derart, dass der Aufnahmevorsprung in der Aufnahmebohrung außermittig positioniert ist. Ferner kann der Aufnahmevorsprung relativ zu der Aufnahmebohrung verdreht bzw. verkippt angeordnet sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann ergänzend oder alternativ zu einer Justierung des Messtargets vorgesehen sein, dass die Funktionsfläche des Messtargets derart geschliffen und/oder poliert ist, dass die Funktionsfläche innerhalb eines definierten Bereichs Ausrichtungsfehler des Messtargets ausgleicht.
Insbesondere wenn die Ausrichtungsfehler bekannt sind, kann durch ein entsprechendes Schleifen bzw. Polieren entgegengewirkt werden, um die Ausrichtungsfehler auszugleichen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die optische Fläche des Targets geneigt poliert ist.
Von Vorteil ist es, wenn der Aufnahmevorsprung als Aufnahmezapfen und/oder die Aufnahmebohrung als Sackbohrung ausgebildet ist.
Eine derartige Ausgestaltung hat sich zur Realisierung der Erfindung als besonders geeignet herausgestellt.
Grundsätzlich kann der Aufnahmevorsprung eine beliebige Gestalt aufweisen, beispielsweise auch stiftförmig ausgebildet sein.
Es hat sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn der Aufnahmevorsprung eine symmetrische Form, insbesondere mit einem zylindrischen Umfang, aufweist.
Es eignet sich ferner für die Aufnahmebohrung in besonderer Weise, wenn diese symmetrisch ausgebildet ist, insbesondere wenn die Aufnahmebohrung als zylindrische Bohrung ausgebildet ist.
Die Aufnahmebohrung kann auch durch eine Aufnahmehülse bereitgestellt werden, beispielsweise derart, dass der Grundkörper, an dem die Aufnahmebohrung ausgebildet ist, eine hülsenartige Erweiterung aufweist, die dann die Aufnahmebohrung ausbildet.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass das vordere Ende, d. h. das freiliegende Ende, des Aufnahmevorsprungs angeschrägt ist bzw. eine Fase aufweist. Vorgesehen sein kann auch allgemein, dass sich der Aufnahmevorsprung in Richtung auf das vordere Ende verjüngt.
Die Anschrägung bzw. die Fase bzw. die Verjüngung kann primär dazu dienen, ein Zusammenstecken der Aufnahmebohrung und des Aufnahmevorsprungs zu erleichtern. Vorzugsweise wird die Anschrägung bzw. die Fase bzw. die Verjüngung nicht als Fügefläche verwendet bzw. dieser Abschnitt der Passung wird vorzugsweise nicht mit einem Klebstoff verfüllt, um unerwünschte parasitäre Bewegung der Funktionsfläche aufgrund der Einwirkung des Klebstoffs auf das schräg verlaufende vorderen Ende des Aufnahmevorsprungs zu vermeiden.
Von Vorteil ist es, wenn das Messtarget die Aufnahmebohrung und das optische Element den Aufnahmevorsprung ausbildet.
Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass das optische Element die Aufnahmebohrung ausbildet. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es technisch leichter zu realisieren ist, wenn das optische Element den Aufnahmevorsprung ausbildet und das Messtarget die Aufnahmebohrung aufweist.
Das Messtarget lässt sich mit der Aufnahmebohrung in einfacher Weise auf den Aufnahmevorsprung aufsetzen bzw. aufstecken und gegebenenfalls in der gewünschten Weise justieren. Anschließend kann die Fügefläche mit Klebstoff verfüllt und das Messtarget entsprechend fixiert werden.
Die Klebstoffzuführung, bei der es sich vorzugsweise um eine Bohrung handelt, erstreckt sich - wenn die Aufnahmebohrung von dem Messtarget gebildet wird - von einer Außenseite des Messtargets bis zu der Wandung der Aufnahmebohrung derart, dass die Klebstoffzuführung in die Fügefläche mündet. Vorzugsweise verläuft die Klebstoffzuführung in einer Wandung, die die Aufnahmebohrung ausbildet. Vorzugsweise erstreckt sich die Klebstoffzuführung in radialer Richtung auf die Aufnahmebohrung, insbesondere die Fügefläche, zu.
Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Messtarget einen einteiligen Grundkörper aufweist, das heißt, dass das Messtarget einstückig mit der Aufnahmebohrung ausgebildet ist.
Es ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass der Aufnahmevorsprung, den das optische Element ausbildet, einstückig mit dem Substrat des optischen Elements ausgebildet ist.
Von Vorteil ist es, wenn eine Messung durch die Messanordnung während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage, vorzugsweise fortlaufend während der Belichtung des Wafers, durchgeführt wird. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass eine Messung durch die Messanordnung beim Setup des optischen Elements, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, erfolgt und/oder die Messung zum Einstellen des optischen Elements, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, erfolgt.
Es kann im Rahmen der Erfindung genau eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein, die genau einen Sensor und genau ein dem Sensor zugeordnetes Messtarget aufweist. Es können allerdings auch mehrere Sensoreinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise zwei Sensoreinrichtungen, drei Sensoreinrichtungen, vier Sensoreinrichtungen, fünf Sensoreinrichtungen, sechs Sensoreinrichtungen oder noch mehr Sensoreinrichtungen mit jeweils einem Sensor und jeweils einem dem Sensor zugeordneten Messtarget. Vorzugsweise sind genau sechs Sensoreinrichtungen vorgesehen, um vorzugsweise die Ausrichtung bzw. die Position und/oder die Orientierung des optischen Elements in allen sechs Freiheitsgraden erfassen zu können. Eine vorteilhafte Anzahl der Sensoreinrichtungen kann sich auch aus der Geometrie des optischen Elements und/oder des Gesamtsystems ergeben.
Der Sensor der Sensoreinrichtung kann an einer dem optischen Element benachbarten Rahmenstruktur angeordnet sein. Die Rahmenstruktur kann das optische Element vorzugsweise teilweise oder vollständig umgeben. Bei der Rahmenstruktur kann es sich um einen sogenannten „Sensorframe“ handeln, der zur definierten Anordnung verschiedener Sensoren einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere zur Anordnung von Sensoren zur Erfassung von Ausrichtungen optischer Elemente einer Projektionsoptik bzw. einer sogenannten „projektionsoptischen Baugruppe“ (POB) dienen kann.
Vorzugsweise sind die Sensoren der Sensoreinrichtung an der Rahmenstruktur, insbesondere an dem Sensorframe angeordnet.
Vorgesehen sein kann eine Steuereinrichtung, die die Position und/oder die Orientierung des optischen Elements anhand der wenigstens einen erfassten Ist-Distanz der wenigstens einen Sensoreinrichtung berechnet.
Die Steuereinrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebige weitere Einrichtung zur Implementierung der Steuereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung als interferometrische Sensoreinrichtung ausgebildet ist, wonach als Sensor ein Interferometer verwendet wird, welches zur Erfassung der Ist-Distanz auf ein optisch reflektierendes Messtarget ausgerichtet wird.
Die Messung kann somit vorzugsweise interferometrisch erfolgen.
Es sei erwähnt, dass sich die Erfindung grundsätzlich auch zur Verbesserung der Messgenauigkeit anders ausgebildeter Sensoreinrichtungen eignen kann, bei denen ein optisch, elektronisch oder taktil erfassbares Messtarget stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Klebstoffverbindung an dem optischen Element befestigt wird.
Insbesondere zur Verwendung innerhalb einer Projektionsbelichtungsanlage hat sich eine interferometrische Messung bzw. ein interferometrisches Messverfahren allerdings als besonders geeignet herausgestellt.
Die Erfindung betrifft auch ein Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements mit wenigstens einer Sensoreinrichtung, aufweisend einen Sensor und ein Messtarget, wonach der Sensor von dem optischen Element beabstandet positioniert wird und das dem Sensor zugeordnete Messtarget an einer Fügefläche stoffschlüssig mit dem optischen Element verbunden wird, wonach der Sensor und das Messtarget derart aufeinander ausgerichtet sind, dass zur Bestimmung einer Ist-Distanz zwischen dem Sensor und dem Messtarget ein Messstrahl des Sensors von einer Funktionsfläche des Messtargets reflektiert wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Messtarget derart mit dem optischen Element verbunden wird, dass die Fügefläche und die Funktionsfläche wenigstens annähernd orthogonal zu einander ausgerichtet sind.
Von Vorteil ist es, wenn im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ausbildung der Fügefläche eine Passung, aufweisend eine Aufnahmebohrung und einen Aufnahmevorsprung, vorgesehen ist.
In besonderer Weise eignet es sich dabei, wenn der Aufnahmevorsprung durch das optische Element ausgebildet wird. Vorzugsweise ist der Aufnahmevorsprung mit dem optischen Element einstückig ausgebildet. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Aufnahmebohrung in dem Messtarget ausgebildet ist, wobei das Messtarget vorzugsweise einen einteiligen Grundkörper aufweist. Durch diese Ausgestaltung ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Messverfahrens in besonders vorteilhafter Weise möglich, das Messtarget mit der Aufnahmebohrung auf den Aufnahmevorsprung aufzustecken. Vorgesehen ist dabei, dass ein vorzugsweise ringförmig um den Aufnahmevorsprung umlaufender Spalt zwischen dem Aufnahmevorsprung und der Aufnahmebohrung derart beschaffen ist, dass das Messtarget auf dem Aufnahmevorsprung justierbar ist. Nachdem das Messtarget entsprechend ausgerichtet ist, kann dann, vorzugsweise durch eine Bohrung in dem Messtarget, ein Klebstoff zugeführt werden, der sich in dem Spalt vorzugsweise ringförmig umlaufend verteilt und die gewählte Position zwischen dem Messtarget und dem optischen Element bzw. der Aufnahmebohrung und dem Aufnahmevorsprung fixiert.
Das erfindungsgemäße Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements hat sich als besonders geeignet herausgestellt, da dadurch die Fügefläche senkrecht zur Funktionsfläche des Messtargets verläuft. Das heißt, eine senkrechte Verschiebung der Fügefläche, beispielsweise durch das Quellen eines Klebstoffs, führt lediglich zu einer lateralen Verschiebung der Funktionsfläche bzw. einer Verschiebung senkrecht zur Messrichtung, wodurch ein Drift der Fügefläche keine relevante Auswirkung auf das Messergebnis hat.
Das erfindungsgemäße Messverfahren kann während des Betriebs der Gesamtanlage, beispielsweise einer Projektionsbelichtungsanlage, und/oder während der Ersteinrichtung und/oder während der Wartung der Anlage durchgeführt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist, und mit einer Messanordnung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen.
Das bisher bestehende Problem, dass eine Drift bzw. eine parasitäre Bewegung des Messtargets, insbesondere von Interferometertargets bzw. optisch reflektierenden Messtargets, aufgrund von Temperatur- oder Feuchtigkeitsänderungen des Klebstoffs zu einem Messfehler führt, der insbesondere für High-NA POBs nicht mehr akzeptabel ist, wird durch die erfindungsgemäße Messanordnung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung mit einer mikrolithografischen DUV („Deep Ultra Violet“) - Projektionsbelichtungsanlage und ganz besonders zur Verwendung mit einer mikrolithografischen EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Eine mögliche Verwendung der Erfindung betrifft auch die Immersionslithographie.
Merkmale, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Messverfahren beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für die Messanordnung und die Projektionsbelichtungsanlage vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Messverfahren genannt wurden, auch auf die Messanordnung und die Projektionsbelichtungsanlage bezogen verstanden werden - und umgekehrt.
Es sei erwähnt, dass die als Stand der Technik zitierten Druckschriften DE 10 2019 201 146 A1 , DE 10 2018 218 162 A1 und DE 10 2019 200 746 A1 ergänzende Merkmale und Weiterbildungen enthalten können, die auch vorteilhaft im Rahmen der vorliegenden Erfindung umgesetzt bzw. mit der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können. Der Inhalt der genannten Druckschriften sei aus diesem Grunde durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung integriert.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen schematisch:

1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage;
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
3 eine immersionslithographische Projektionsbelichtungsanlage;
4 eine erfindungsgemäße Messanordnung mit einem optischen Element, zwei beispielhaften Sensoreinrichtungen und einer Steuereinrichtung;
5 einen Spiegel einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit sechs über jeweilige Klebstoffverbindungen mit dem Spiegel verbundenen Messtargets für eine jeweilige interferometrische Sensoreinrichtung;
6 einen Ausschnitt auf eine Sensoreinrichtung mit einem Sensor und einem Messtarget, wobei eine Fügefläche und eine Funktionsfläche - zum Vergleich mit der erfindungsgemäßen Lösung - nach dem Stand der Technik ausgerichtet sind; und
7 einen Ausschnitt auf eine Sensoreinrichtung, beispielsweise eine Sensoreinrichtung gemäß 4, wobei eine Fügefläche und eine Funktionsfläche erfindungsgemäß orthogonal zueinander ausgerichtet sind.

1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 für die Halbleiterlithographie, für die die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem 401 der Projektionsbelichtungsanlage 400 weist neben einer Strahlungsquelle 402 eine Optik 403 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 404 in einer Objektebene 405 auf. Beleuchtet wird ein im Objektfeld 404 angeordnetes Retikel 406, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 407 gehalten ist. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 408 dient zur Abbildung des Objektfeldes 404 in ein Bildfeld 409 in einer Bildebene 410. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 406 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 409 in der Bildebene 410 angeordneten Wafers 411, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 412 gehalten ist.
Die Strahlungsquelle 402 kann EUV-Strahlung 413, insbesondere im Bereich zwischen 5 Nanometer und 30 Nanometer, emittieren. Zur Steuerung des Strahlungswegs der EUV-Strahlung 413 werden optisch verschieden ausgebildete und mechanisch verstellbare optische Elemente 415, 416, 418, 419, 420 eingesetzt. Die optischen Elemente sind bei der in 1 dargestellten EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 als verstellbare Spiegel in geeigneten und nachfolgend nur beispielhaft erwähnten Ausführungsformen ausgebildet.
Die mit der Strahlungsquelle 402 erzeugte EUV-Strahlung 413 wird mittels eines in der Strahlungsquelle 402 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass die EUV-Strahlung 413 im Bereich einer Zwischenfokusebene 414 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor die EUV-Strahlung 413 auf einen Feldfacettenspiegel 415 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 415 wird die EUV-Strahlung 413 von einem Pupillenfacettenspiegel 416 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 416 und einer optischen Baugruppe 417 mit Spiegeln 418, 419, 420 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 415 in das Objektfeld 404 abgebildet.
In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage 100 weist ein Beleuchtungssystem 103, eine Retikelstage 104 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 105, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 102 bestimmt werden, einen Waferhalter 106 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 102 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich ein Projektionsobjektiv 107, mit mehreren optischen Elementen 108, die über Fassungen 109 in einem Objektivgehäuse 140 des Projektionsobjektivs 107 gehalten sind, auf.
Die optischen Elemente 108 können als einzelne refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente 108, wie z. B. Linsen, Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, ausgebildet sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der Projektionsbelichtungsanlage 100 sieht vor, dass die in das Retikel 105 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 102 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 103 stellt einen für die Abbildung des Retikels 105 auf den Wafer 102 benötigten Projektionsstrahl 111 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 103 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 111 beim Auftreffen auf das Retikel 105 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 111 wird ein Bild des Retikels 105 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 107 entsprechend verkleinert auf den Wafer 102 übertragen. Dabei können das Retikel 105 und der Wafer 102 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 105 auf entsprechende Bereiche des Wafers 102 abgebildet werden.
In 3 ist eine dritte Projektionsbelichtungsanlage 200 in Ausbildung als immersionslithographische DUV-Projektionsbelichtungsanlage beispielhaft dargestellt. Zum weiteren Hintergrund einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage 200 wird beispielsweise auf die WO 2005/069055 A2 verwiesen, deren Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung integriert sei; auf die genaue Funktionsweise wird an dieser Stelle deshalb nicht im Detail eingegangen.
Erkennbar ist, vergleichbar mit der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 gemäß 2, eine Retikelstage 104, durch welche die späteren Strukturen auf dem Wafer 102, der auf dem Waferhalter 106 bzw. Wafertisch angeordnet ist, bestimmt werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 200 der 3 weist hierzu ebenfalls mehrere optische Elemente, insbesondere Linsen 108 und Spiegel 201, auf.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, 400 beschränkt, insbesondere nicht auf Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, 400 mit dem beschriebenen Aufbau. Die erfindungsgemäße Messanordnung, und das erfindungsgemäße Messverfahren eignen sich grundsätzlich zur Ermittlung der Ausrichtung bzw. der Position und/oder der Orientierung beliebiger optischer Elemente.
In besonders vorteilhafter Weise eignet sich die Erfindung für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, insbesondere für die dort verwendeten projektionsoptischen Baugruppen (POB) insbesondere mit einer numerischen Apertur (NA) größer als 0,5.
Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Messanordnung 1 zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements 2. Das optische Element 2 ist vorzugsweise als optisches Element 2 einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 200, 400 für die Halbleiterlithografie ausgebildet. Das optische Element 2 ist im Ausführungsbeispiel als Spiegel einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage ausgebildet und umfasst ein Substrat 3 und eine reflektierende Beschichtung 4, die zur Reflexion der EUV-Strahlung 413 ausgebildet ist. Beispielhaft ist eine Kippachse 6 dargestellt, um die das optische Element 2 zur Steuerung des Strahlengangs der EUV-Strahlung 413 verkippt werden kann.
An dem optischen Element 2 sind beispielhaft zwei Messtargets 7 stoffschlüssig befestigt. Im Ausführungsbeispiel ist zur Verbindung eine Klebstoffverbindung 8 vorgesehen. Die Messtargets 7 sind Teil einer jeweiligen Sensoreinrichtung 9, die im Ausführungsbeispiel - rein beispielhaft - als interferometrische Sensoreinrichtung ausgebildet ist. Die Messtargets 7 weisen jeweils ein Trägersubstrat 10 sowie eine optisch reflektierende Funktionsfläche 11 auf. Die Sensoreinrichtung 9 weist jeweils einen dem jeweiligen Messtarget 7 zugeordneter Sensor 12 (im Ausführungsbeispiel ein Interferometer) auf. Der Sensor 12 ist dabei dem Messtarget 7 der Sensoreinrichtung 9 zugeordnet und sendet eine Messstrahlung aus (strichliniert dargestellt), die von dem jeweiligen Messtarget 7 reflektiert und zu dem Sensor 12 zurückgeworfen wird. Der Sensor 12 ermöglicht es, eine Ist-Distanz L_IST zu dem zugeordneten Messtarget 7 auf optische Weise zu erfassen.
Eine in 4 strichliniert angedeutete Steuereinrichtung 13 berechnet schließlich die Position und/oder die Orientierung des optischen Elements 2 anhand der erfassten Ist-Distanzen L_IST der jeweiligen Sensoreinrichtungen 9.
Im Ausführungsbeispiel ist (optional) vorgesehen, dass die Sensoren 12 an einer dem optischen Element 2 benachbarten Rahmenstruktur 14 angeordnet sind.
In 5 ist beispielhaft ein optisches Element 2 bzw. ein Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage 100, 200, 400 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Vorzugsweise soll im Rahmen des erfindungsgemäßen Messverfahrens die Position und/oder die Orientierung des optischen Elements 2 in allen sechs Freiheitsgraden erfasst werden. Diesbezüglich kann es von Vorteil sein, mehrere Sensoreinrichtungen 9 bestehend aus jeweils einem Sensor 12 und einem dem Sensor 12 zugeordneten Messtarget 7 zu verwenden, vorzugsweise sechs Sensoreinrichtungen 9. In der 5 sind beispielhaft sechs Messtargets 7 auf dem optischen Element 2 positioniert.
Wie aus den 4 und 7 ersichtlich ist, ist das jeweilige Messtarget 7 an einer Fügefläche 15 stoffschlüssig, im Ausführungsbeispiel mittels der Klebstoffverbindung 8, mit dem optischen Element 2 verbunden.
Das Grundprinzip der Ermittlung der Position bzw. der Ausrichtung des optischen Elements 2 unter Verwendung der wenigstens einen Sensoreinrichtung 9 ist in 6 anhand des Standes der Technik dargestellt. Der Sensor 12 bzw. das Interferometer ist vorzugsweise unmittelbar, d. h. ohne eine Klebstoffverbindung 8, an der dem optischen Element 2 benachbarten Rahmenstruktur 14 angeordnet und erfasst somit seine Ist-Distanz L_IST zu dem ihm zugeordneten Messtarget 7. Die erfasste Ist-Distanz L_IST kann schließlich zur Ermittlung der Ausrichtung des optischen Elements 2 herangezogen werden. Problematisch bei dieser Art der Messung ist es, dass eine parasitäre Bewegung (Drift) des Messtargets 7 in Richtung auf den zugeordneten Sensor 12 zu einem Messfehler ΔL_IST führen kann. Somit kann beispielsweise eine feuchtigkeits- oder temperaturbedingte Dehnung des Klebstoffs bzw. der Klebstoffverbindung 8 die gemessene Ist-Distanz L_IST um den Messfehler ΔL_IST verändern, im Ausführungsbeispiel verkürzen, und somit zu einer ungenau bzw. falsch erfassten Ausrichtung des optischen Elements 2 führen.
Erfindungsgemäß ist nunmehr, wie in den 4 und 7 dargestellt, vorgesehen, dass die Fügefläche 15 und die Funktionsfläche 11 des Messtargets 7 wenigstens annähernd orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Eine beispielsweise feuchtigkeitsbedingte oder temperaturbedingte Dehnung der Klebstoffverbindung 8 führt, wenn die Fügefläche 15 und die Funktionsfläche 11, wie in 7 dargestellt, in einem Winkel von 90° zueinander positioniert sind, nur bzw. im Wesentlichen nur zu einer lateralen Verschiebung der Funktionsfläche 11. Insbesondere bei ebenen Funktionsflächen 11, wie zum Beispiel bei Interferometer-Targetflächen, ist die Drift der Fügefläche 15 für das Messergebnis somit nicht mehr relevant.
In 7 ist eine besonders bevorzugte Ausbildung der erfindungsgemäßen Fügefläche 11 dargestellt. Entsprechend der in 7 dargestellten Ausgestaltung sind auch die in den 4 und 5 beispielhaft positionierten Messtargets 7 mit dem optischen Element 2 verbunden.
Wie aus der 7 ersichtlich ist, bilden das optische Element 2 und das Messtarget 7 eine Passung aus. Die Passung wird dabei durch eine Aufnahmebohrung 16 und einen Aufnahmevorsprung 17 ausgebildet.
Im Ausführungsbeispiel weist das Messtarget 7 die Aufnahmebohrung 16 und das optische Element 2 den Aufnahmevorsprung 17 auf.
Das Messtarget 7 ist aus einem einteiligen Grundkörper ausgebildet.
Der Aufnahmevorsprung 17 des optischen Elements 2 ist mit dem Substrat 3 einstückig ausgebildet.
Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass das optische Element 2 die Aufnahmebohrung 16 ausbildet und das Messtarget 7 einen Aufnahmevorsprung 17 aufweist. Das Ausführungsbeispiel ist entsprechend zu verstehen.
Der Aufnahmevorsprung 17 ist im Ausführungsbeispiel symmetrisch ausgebildet und weist einen zylindrischen Umfang bzw. einen kreisförmigen Querschnitt auf. Im Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmevorsprung 17 als Aufnahmezapfen ausgebildet.
Die Aufnahmebohrung 16 in dem Messtarget 7 ist im Ausführungsbeispiel ebenfalls symmetrisch, vorzugsweise zylindrisch ausgeführt. Im Ausführungsbeispiel ist die Aufnahmebohrung 16 als Sackbohrung ausgebildet. Die Aufnahmebohrung 16 kann auch durch einen hülsenförmigen Erweiterung des Messtargets 7 gebildet sein, wobei die Wandung der hülsenförmigen Erweiterung dann die Aufnahmebohrung 16 ausbildet.
Wie aus 7 ersichtlich ist, wird die Fügefläche 15 durch einen Abschnitt der Passung ausgebildet, wobei in dem Abschnitt eine Wandung 16a der Aufnahmebohrung 16 an eine Wandung 17a des Aufnahmevorsprungs 17 angrenzt und die Wandungen 16a, 17a in dem Abschnitt orthogonal zu der Funktionsfläche 11 verlaufen.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Fügefläche 15 bzw. die Klebstoffverbindung 8 im Wesentlichen den gesamten Abschnitt der Passung ausfüllt, in dem die Wandungen 16a, 17a, wie vorstehend beschrieben, verlaufen. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass die Fügefläche nur einen Teil des entsprechend verlaufenden Abschnitts einnimmt.
Im Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass die Fügefläche 15 bzw. die Klebstoffverbindung 8 wenigstens teilweise umlaufend um den Aufnahmevorsprung 17 ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel verläuft die Fügefläche 15 bzw. die Klebstoffverbindung 8 dabei ringförmig um den Aufnahmevorsprung 17.
Wie aus 7 ersichtlich ist, weist das im Ausführungsbeispiel dargestellte Messtarget 7 eine Klebstoffzuführung 18 auf, welche derart positioniert ist, dass nach dem Verbinden der Aufnahmebohrung 16 mit dem Aufnahmevorsprung 17 Klebstoff in die Fügefläche 15 einbringbar ist. Die Klebstoffzuführung 18 ist im Ausführungsbeispiel als Bohrung, vorzugsweise mit einem geringen Durchmesser, ausgebildet.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Aufnahmebohrung 16 und der Aufnahmevorsprung 17 derart gestaltet sind, dass das Messtarget 7 nach dem Verbinden der Aufnahmebohrung 16 mit dem Aufnahmevorsprung 17 justierbar ist bzw. in geeigneter Weise auf den Sensor 12 ausgerichtet werden kann. Dies wird im Ausführungsbeispiel dadurch ermöglicht, dass die Aufnahmebohrung 16 einen größeren Durchmesser aufweist als der Aufnahmevorsprung 17, das heißt, dass die Aufnahmebohrung 16 ein Übermaß aufweist. Dies ermöglicht es, dass die Aufnahmebohrung 16 sowohl parallel zu der Ebene der Funktionsfläche 11 relativ zu dem Aufnahmevorsprung 17 verschiebbar ist. Ferner ist es auch möglich, die Aufnahmebohrung 16 und somit das Messtarget 7 relativ zu dem Aufnahmevorsprung 17 zu verkippen bzw. zu verdrehen, um insbesondere zur Feinjustierung die Ausrichtung der Funktionsfläche 11 an den Sensor 12 anzupassen.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass, wenn der Aufnahmevorsprung 17 symmetrisch in der Aufnahmebohrung 16 ausgerichtet ist, ein umlaufender Spalt 19, im Ausführungsbeispiel ein Ringspalt, zwischen der Aufnahmebohrung 16 und dem Aufnahmevorsprung 17 0,02 mm bis 1 mm, vorzugsweise 0,05 mm bis 0,5 mm, weiter bevorzugt, 0,07 mm bis 0,3 mm, besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,2 mm und ganz besonders bevorzugt 0,1 mm bis 0,17 mm, insbesondere 0,15 mm, beträgt.
Nach der Ausrichtung des Messtargets 7 bzw. der Feinjustage ist vorgesehen, dass Klebstoff durch die Klebstoffzuführung 18 eingebracht und somit die Fügefläche 15 bzw. die Klebstoffverbindung ausbildet und die Position des Messtargets 7 relativ zu dem optischen Element 2 bzw. die Position der Aufnahmebohrung 16 auf dem Aufnahmevorsprung 17 fixiert wird.
Im Ausführungsbeispiel kann (nicht näher dargestellt) optional zudem vorgesehen sein, dass die Funktionsfläche 11 derart geschliffen und/oder poliert ist, dass die Funktionsfläche 11 innerhalb eines definierten Bereichs Ausrichtungsfehler des Messtargets 7 ausgleicht.
Wie aus der 7 ersichtlich ist, kann der Aufnahmevorsprung 17 an seinem vorderen Ende, das heißt an dem freiliegenden Ende, angeschrägt ausgebildet sein bzw. eine Fase 17b aufweisen, wodurch sich der Aufnahmevorsprung 17 in Richtung auf das vordere Ende verjüngt. Die Fase 17b dient dazu, ein Aufstecken der Aufnahmebohrung 16 auf den Aufnahmevorsprung 17 zu erleichtern. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Fase 17 nicht als Fügefläche 15 verwendet wird bzw. sich im Bereich der Fase 17b vorzugsweise keine Klebstoffverbindung 8 befindet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018218162 A1 [0010, 0016, 0084]
DE 102019201146 A1 [0011, 0084]
DE 102019200746 A1 [0016, 0084]
WO 2005/069055 A2 [0098]

Claims

Messanordnung (1) zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements (2) mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (9), aufweisend einen Sensor (12) und ein Messtarget (7), wobei der Sensor (12) von dem Messtarget (7) beabstandet positioniert ist und das dem Sensor (12) zugeordnete Messtarget (7) an einer Fügefläche (15) stoffschlüssig mit dem optischen Element (2) verbunden ist, wobei der Sensor (12) und das Messtarget (7) derart aufeinander ausgerichtet sind, dass zur Bestimmung einer Ist-Distanz (L_IST) zwischen dem Sensor (12) und dem Messtarget (7) eine Funktionsfläche (11) des Messtargets (7) einen Messstrahl des Sensors (12) reflektiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche (15) und die Funktionsfläche (11) wenigstens annähernd orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Messanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (2) und das Messtarget (7) zur Ausbildung der Fügefläche (15) einen Passung, aufweisend ein Aufnahmebohrung (16) und einen Aufnahmevorsprung (17), ausbilden.
Messanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche (15) durch einen Abschnitt der Passung ausgebildet ist, in dem eine Wandung (16a) der Aufnahmebohrung (16) an eine Wandung (17a) des Aufnahmevorsprungs (17) angrenzt, wobei die Wandungen (16a, 17a) in dem Abschnitt orthogonal zu der Funktionsfläche (11) verlaufen.
Messanordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche (15) wenigstens teilweise umlaufend um den Aufnahmevorsprung (17) ausgebildet ist.
Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klebstoffzuführung (18) vorgesehen ist, welche derart positioniert ist, dass nach dem Verbinden der Aufnahmebohrung (16) mit dem Aufnahmevorsprung (17) zur Ausbildung einer Klebstoffverbindung (8) Klebstoff in die Fügefläche (15) einbringbar ist.
Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (16) und der Aufnahmevorsprung (17) derart gestaltet sind, dass das Messtarget (7) nach dem Verbinden der Aufnahmebohrung (16) mit dem Aufnahmevorsprung (17) justierbar ist und/oder dass die Funktionsfläche (11) des Messtargets (7) derart geschliffen und/oder poliert ist, dass die Funktionsfläche (11) innerhalb eines definierten Bereichs Ausrichtungsfehler des Messtargets (7) ausgleicht.
Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmevorsprung (17) als Aufnahmezapfen und/oder die Aufnahmebohrung (16) als Sackbohrung ausgebildet ist.
Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messtarget (7) die Aufnahmebohrung (16) und das optische Element (2) den Aufnahmevorsprung (17) ausbildet.
Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements (2) mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (9), aufweisend einen Sensor (12) und ein Messtarget (7), wonach der Sensor (12) von dem optischen Element (2) beabstandet positioniert wird und das dem Sensor (12) zugeordnete Messtarget (7) an einer Fügefläche (15) stoffschlüssig mit dem optischen Element (2) verbunden wird, wonach der Sensor (12) und das Messtarget (7) derart aufeinander ausgerichtet sind, dass zur Bestimmung einer Ist-Distanz (L_IST) zwischen dem Sensor (12) und dem Messtarget (7) ein Messstrahl des Sensors (12) von einer Funktionsfläche (11) des Messtargets (7) reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Messtarget (7) derart mit dem optischen Element (2) verbunden wird, dass die Fügefläche (15) und die Funktionsfläche (11) wenigstens annähernd orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Projektionsbelichtungsanlage (100,200,400) für die Halbleiterlithografie mit einem Beleuchtungssystem (103,401) mit einer Strahlungsquelle (402) sowie einer Optik (107,403,408), welche wenigstens ein optisches Element (415,416,418,419,420,108, 201) aufweist, und mit einer Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung des optischen Elements (415,416, 418,419,420,108,201).