DE102020210886A1 - Messanordnung und Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements sowie Projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Messanordnung und Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements sowie Projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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Marwene Nefzi
Wolfgang Scherm
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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 (LIST) zwischen dem Sensor (12) und dem Messtarget (7) eine Funktionsfläche (11) des Messtargets (7) einen Messstrahl des Sensors (12) reflektiert. Eine Ebene der 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 diese 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 8 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 eine Ebene der 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 eine Ebene der 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 Ebene der 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, so dass der Drift der Fügestelle nicht mehr zu Messfehlern führt bzw. die Messfehler unter Berücksichtigung von Toleranzen mindestens eine Größenordnung kleiner sind als bisher.
  • Erfindungsgemäß ist die Ebene der 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 eine Ebene der 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“, nachfolgend auch die Merkmale „Fügebereiche“, nicht derart einschränkend zu verstehen sind, 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.
  • Die Fügefläche kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass das optische Element und das Messtarget jeweils einen flachen bzw. ebenen Fügebereich aufweisen, die stoffschlüssig miteinander verbunden werden, um eine Fügefläche auszubilden. Durch die flachen bzw. ebenen Fügebereiche ist dann auch die Fügefläche eben ausgebildet.
  • Eine besonders bevorzugte Ausbildung der Fügefläche wird nachfolgend dargestellt.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das optische Element zur Ausbildung der Fügefläche einen wenigstens annähernd sphärisch geformten oder einen wenigstens annähernd kegelförmigen Fügebereich aufweist und/oder dass das Messtarget zur Ausbildung der Fügefläche einen wenigstens annähernd sphärisch geformten Fügebereich oder einen wenigstens annähernd kegelförmig geformten Fügebereich aufweist.
  • Die Ausbildung der Fügefläche derart, dass das optische Element bzw. das Messtarget einen wenigstens annähernd sphärische geformten oder einen wenigstens annähernd kegelförmigen Fügebereich aufweisen, und der jeweils andere Verbindungspartner hieran angepasst ausgebildet ist, vorzugsweise ebenfalls einen wenigstens annähernd sphärisch geformten oder einen wenigstens annähernd kegelförmigen Fügereich aufweist, ermöglicht eine besonders vorteilhafte Justage des Messtargets auf dem optischen Element. Somit ist es vorteilhaft auch möglich, die Funktionsfläche des Messtargets zur Spiegelfläche des Spiegels einzustellen.
  • Die Ausbildung eines sphärischen Fügebereichs ist insbesondere von Vorteil, um den Winkel, mit dem das Messtarget auf dem optischen Element befestigt wird, einzustellen.
  • Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Fügebereiche sphärisch oder kegelförmig ausgebildet sind. Es kann jedoch bereits ausreichend sein, wenn die Fügebereiche wenigstens annähernd sphärisch bzw. wenigstens annähernd kegelförmig ausgebildet sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Messtarget und/oder das optische Element einen sphärischen oder kegelförmigen Bereich aufweist, wobei ein Abschnitt des sphärischen oder kegelförmigen Bereichs abgeflacht bzw. flach ausgebildet ist und dieser Abschnitt den jeweiligen Fügebereich ausbildet.
  • Anstelle eines wenigstens annähernd sphärisch geformten oder eines wenigstens annähernd kegelförmigen Fügebereichs kann auch eine beliebige andere gekrümmte Kontur bzw. ein kurvenförmiger Verlauf des Fügebereichs vorgesehen sein derart, dass eine Justage des Messtargets auf dem optischen Element möglich ist, um die Ausrichtung der Fügefläche zu variieren.
  • Von Vorteil ist es, wenn die Fügefläche kreisförmig, vorzugsweise kreisringförmig, ausgebildet ist. Es können dabei eine, zwei oder mehrere kreisförmige bzw. kreisringförmige Fügeflächen vorgesehen sein. Ferner kann die Fügefläche auch durch Ringsegmente, insbesondere Kreisringsegmente, ausgebildet sein.
  • Bei einer Symmetrie der Fügefläche führen homogene Veränderungen in der Fügefläche, zum Beispiel ein Quellen des Klebstoffs, nur zu einer Verschiebung orthogonal zur Fügefläche.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass bei einer Fügefläche, die in sich gekrümmt verläuft, insbesondere die wenigstens annähernd sphärisch oder wenigstens annähernd kegelförmig geformt ist, eine einheitliche (theoretische) Ebene der Fügefläche dadurch bestimmt wird, dass die Ebene der Fügefläche orthogonal zu einer Mittelachse der Fügefläche ausgerichtet ist. Die Mittelachse der Fügefläche verläuft somit bei einer erfindungsgemäßen Ausrichtung der Fügefläche parallel zu der Funktionsfläche. Das heißt, ein Drift zum Beispiel eines Klebers, der in der Fügefläche eingesetzt wird, führt zu einer Bewegung der Funktionsfläche parallel zur Mittelachse der Fügefläche.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Messtarget an einer Kontaktfläche unmittelbar an dem optischen Element anliegt.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass es von Vorteil sein kann, wenn das Messtarget an einer Kontaktfläche unmittelbar an dem optischen Element anliegt. Ein harter bzw. fester Kontakt zwischen dem Messtarget und dem optischen Element führt zu einer bevorzugten maximalen Steifigkeit der Verbindung. Von Vorteil ist es dabei, wenn die Kontaktfläche wenigstens annähernd sphärisch geformt und/oder wenigstens annähernd kegelförmig ausgebildet ist, so dass die Funktionsfläche hinsichtlich ihrer Ausrichtung zu dem optischen Element bzw. zu der Fügefläche eingestellt werden kann. Insbesondere bei einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage ist es aus Sicht der Spiegeldynamik eine harte bzw. steife Anbindung des Messtargets an dem Spiegel von Vorteil.
  • Unter dem Merkmal, dass das Messtarget an einer Kontaktfläche unmittelbar an dem optischen Element anliegt, ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass an der Kontaktfläche kein Hilfsstoff, d. h. zum Beispiel kein Klebstoff, vorhanden ist, sondern sich das Messtarget und das optische Element unmittelbar berühren.
  • Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die Kontaktfläche, an der das Messtarget unmittelbar an dem optischen Element anliegt, kreisförmig, vorzugsweise kreisringförmig, ausgebildet ist.
  • Eine kreisförmige, vorzugsweise kreisringförmige, Ausbildung der Kontaktfläche hat sich als besonders geeignet herausgestellt, insbesondere wenn auch die Fügefläche entsprechend ausgebildet ist. Die Kontaktfläche kann dabei auch durch Ringsegmente, insbesondere Kreisringsegmente, bereitgestellt werden.
  • Von Vorteil ist es, wenn die Kontaktfläche an die Fügefläche angrenzt. Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, den unmittelbaren Kontakt (Kontaktfläche) zwischen dem Messtarget und dem optischen Element durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren zu fixieren. Besonders von Vorteil ist es dabei, wenn die stoffschlüssige Verbindung direkt neben der Kontaktfläche erfolgt. Dadurch wird die Deformationswirkung des stoffschlüssigen Fügeverfahrens auf das optische Element und das Messtarget minimiert.
  • Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die Kontaktfläche und die Fügefläche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die Kontaktfläche wenigstens teilweise innerhalb der Fügefläche ausgebildet ist.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Kontaktfläche und die Fügefläche derart anzuordnen, dass die Fügefläche die Kontaktfläche möglichst weitgehend umfasst. Von Vorteil kann es dabei sein, dass, wenn die Kontaktfläche kreisringförmig oder durch entsprechende Ringsegmente gebildet ist, angrenzend an den inneren Radius und/oder an den äußeren Radius der Kreisringfläche der Kontaktfläche eine, vorzugsweise ebenfalls kreisringförmige oder durch Ringsegmente gebildete Fügefläche ausgebildet ist. Insbesondere die innere Fügefläche, die einen kleineren Radius als die äußere Fügefläche aufweist, kann dabei gegebenenfalls auch kreisförmig ausgebildet sein. Die Fügefläche kann einseitig oder auch beidseitig zu der harten Kontaktfläche ausgebildet sein. Eine symmetrische Anordnung der Fügefläche kann sich dabei in besonderer Weise eignen.
  • Von Vorteil ist es, wenn eine Messung durch die Messanordnung während des Betriebs des Wafers, vorzugsweise fortlaufend während des Betriebs 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Messtarget derart mit dem optischen Element verbunden wird, dass eine Ebene der Fügefläche und die Funktionsfläche wenigstens annähernd orthogonal zu einander ausgerichtet sind.
  • Von Vorteil ist es, wenn im Rahmen des erfindungsgemäßen Messverfahrens die Fügefläche derart gestaltet wird, dass die Fügefläche wenigstens annähernd eine sphärische Geometrie aufweist. Die aus der sphärischen Geometrie der Fügefläche resultierende „Ebene“ der Fügefläche und deren Ausrichtung zu der Funktionsfläche kann derart bestimmt werden, wie dies bereits bezüglich der erfindungsgemäßen Messanordnung erläutert wurde.
  • Das erfindungsgemäße Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements hat sich als besonders geeignet herausgestellt, da dadurch die Funktionsfläche auf dem Messtarget derart angeordnet wird, dass diese senkrecht zur Fügefläche verläuft. Das heißt, eine senkrechte Verschiebung der Fügefläche, beispielsweise durch das Quellen eines Klebstoffs, führt zu einer lediglich lateralen Verschiebung der Funktionsfläche, 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;
    • 7 einen Ausschnitt auf eine Sensoreinrichtung, beispielsweise eine Sensoreinrichtung gemäß 4, wobei eine Fügefläche und eine Funktionsfläche erfindungsgemäße orthogonal zueinander ausgerichtet sind und wobei die Fügefläche als ebene Fläche ausgebildet ist;
    • 8 einen Ausschnitt auf eine Sensoreinrichtung, beispielsweise eine Sensoreinrichtung gemäß 4, wobei eine Fügefläche und eine Funktionsfläche erfindungsgemäß orthogonal zueinander ausgerichtet sind und wobei die Fügefläche ringförmig ausgebildet ist und das Messstarget und das optische Element sphärisch ausgebildete Fügebereiche aufweisen;
    • 9 eine Darstellung gemäß 8, in der eine resultierende Ebene der sphärischen Fügefläche und die Ausrichtung zur Funktionsfläche des Messtargets eingezeichnet sind;
    • 10 eine Schnittdarstellung durch ein Messtarget und ein optisches Element im Bereich der Fügefläche und der Kontaktfläche; und
    • 11 eine prinzipmäßige Ansicht auf eine entsprechend 10 ausgebildete Fügefläche, die zwei kreisringförmige Flächen aufweist, mit einer dazwischen angeordneten, ebenfalls kreisringförmig ausgebildeten Kontaktfläche.
  • 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 LIST 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 LIST 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 5 bis 11 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 LIST zu dem ihm zugeordneten Messtarget 7. Die erfasste Ist-Distanz LIST 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 ΔLIST führen kann. Somit kann beispielsweise eine feuchtigkeits- oder temperaturbedingte Dehnung des Klebstoffs bzw. der Klebstoffverbindung 8 die gemessene Ist-Distanz LIST um den Messfehler ΔLIST 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 5 und insbesondere den 7 bis 11 dargestellt, vorgesehen, dass eine Ebene der Fügefläche 15 und die Funktionsfläche 11 des Messtargets 7 wenigstens annähernd orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
  • Wie insbesondere aus einer Zusammenschau der 6 mit der 7 entnehmbar ist, führt nun eine beispielsweise feuchtigkeitsbedingte oder temperaturbedingte Dehnung der Klebstoffverbindung 8, 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 der in 7 dargestellten Ausführungsform ist die Fügefläche 15 eben ausgebildet, so dass die eben ausgebildete Fügefläche 15 unmittelbar die erfindungsgemäße Ebene der Fügefläche 15, die orthogonal zu der Funktionsfläche 11 bzw. der Ebene der Funktionsfläche 11 ausgebildet ist, darstellt. In den 8 bis 11 ist hierzu eine alternative Ausgestaltung dargestellt. Die Ebene der Fügefläche 15 wird dabei durch eine in sich gekrümmte, insbesondere eine sphärische bzw. wenigstens annähernd sphärische oder eine kegelförmige bzw. wenigstens annähernd kegelförmige Fügefläche 15 bereitgestellt. Dies wird nachfolgend erläutert.
  • In dem in den 8 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiel weist sowohl das optische Element 2 als auch das Messtarget 7 zur Ausbildung der Fügefläche 15 einen wenigstens annähernd sphärisch geformten Fügebereich 16 auf. Die Fügebereiche 16 können in dem in den 8 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiel grundsätzlich auch wenigstens annähernd kegelförmig oder anderweitig gekrümmt ausgebildet sein.
  • Die Ausbildung derartiger Fügebereiche 16, insbesondere die Ausbildung von sphärisch geformten Fügebereichen 16, ermöglicht eine besonders vorteilhafte Justage des Messtargets 7 auf dem optischen Element 2. D. h. das Messtarget 7 kann auf dem optischen Element 2 derart festgelegt werden, dass die Ebene der Fügefläche 15 derart ausgerichtet ist, dass die Ebene der Fügefläche 15 wenigstens annähernd orthogonal zu der Funktionsfläche 11, vorzugsweise exakt orthogonal, ausgerichtet ist.
  • Die sich aus der Ausrichtung der Fügefläche 15 ergebende Ebene der Fügefläche 15 und deren orthogonale Ausrichtung zu der Funktionsfläche 11 ist in 9 durch den horizontal durch die Fügefläche 15 verlaufenden Balken symbolisiert.
  • Die Fügefläche 15 ist in dem in den 8 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiel kreisförmig, vorzugsweise kreisringförmig, ausgebildet. Eine Ausbildung der Fügefläche 15 derart, wie dies in den 10 und 11 nachfolgend noch näher dargestellt wird, eignet sich dabei in besonderer Weise.
  • Die Bestimmung der Ebene der Fügefläche 15 im Sinne der Erfindung erfolgt in dem in den 8 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiel derart, wie dies in der 9 dargestellt ist. Nachdem die Fügefläche 15 selbst nicht eben verläuft, sondern beispielsweise sphärische geformt ist, ergibt sich eine resultierende Ebene der Fügefläche 15 dadurch, dass zunächst eine Mittelachse 17 der Fügefläche 15 bestimmt wird. Die Ebene der Fügefläche 15 verläuft orthogonal zu der Mittelachse 17 derart, wie dies in 9 dargestellt ist. Durch die Ausrichtung der Fügeflächen 15 auf den sphärisch geformten Fügebereichen 16 ergibt sich die Ausrichtung und der Verlauf der Mittelachse 17 und somit auch die Ausrichtung der Ebene der Fügefläche 15, die derart gewählt wird, dass diese wenigstens annähernd orthogonal zu der Funktionsfläche 11 ausgerichtet ist. Die Mittelachse 17 ist in den 8 bis 11 prinzipmäßig dargestellt.
  • Wie aus den 8 bis 11 erkennbar ist, führt ein Drift der Fügefläche 15 auch bei einer Gestaltung der Fügefläche 15 gemäß den 8 bis 11, da die Ebene der Fügefläche 15 orthogonal zur Ebene der Funktionsfläche 11 ausgerichtet ist, nur zu einer lateralen Verschiebung der Funktionsfläche 11, wodurch der Drift der Fügefläche 15 bzw. der Klebstoffverbindung 8 keine bzw. keine relevante Auswirkung mehr auf das Messergebnis hat.
  • Eine besonders bevorzugte Verbindung des Messtargets 7 mit dem optischen Element 2 ist in den 10 und 11 dargestellt. Hierbei ist vorgesehen, dass das Messtarget 7 an einer Kontaktfläche 18 unmittelbar an dem optischen Element 2 anliegt. Unter einem unmittelbaren Anliegen des Messtargets 7 an dem optischen Element 2 ist dabei zu verstehen, dass ein fester bzw. harter Kontakt vorgesehen ist, d. h. dass kein Hilfsstoff, insbesondere keine Kleber, zwischen der Oberfläche des Messtargets 7 und der zugewandten Oberfläche des optischen Elements 2 vorhanden ist. Hieraus ergibt sich eine maximale Steifigkeit der Verbindung.
  • Die Fixierung der Kontaktfläche 18 ist in dem in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch vorgesehen, dass die Fügefläche 15 direkt neben der Kontaktfläche 18 positioniert ist, um die Deformationswirkung der Fügefläche 15 auf das optische Element 2 und das Messtarget 7 zu minimieren.
  • Die Kontaktfläche 18, an der das Messtarget 7 unmittelbar an dem optischen Element 2 anliegt, ist vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist es, wie in den 10 und 11 dargestellt, wenn die Kontaktfläche 18 und die Fügefläche 15 derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die Kontaktfläche 18 wenigstens teilweise innerhalb der Fügefläche 15 ausgebildet ist. Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Fügefläche 15 zwei kreisringförmige Flächen aufweist, zwischen denen die ebenfalls kreisringförmige Kontaktfläche 18 angeordnet ist.
  • 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, 0067]
    • DE 102019201146 A1 [0011, 0067]
    • DE 102019200746 A1 [0016, 0067]
    • WO 2005/069055 A2 [0081]

Claims (10)

  1. 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 (LIST) zwischen dem Sensor (12) und dem Messtarget (7) eine Funktionsfläche (11) des Messtargets (7) einen Messstrahl des Sensors (12) reflektiert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ebene der Fügefläche (15) und die Funktionsfläche (11) wenigstens annähernd orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
  2. Messanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (2) zur Ausbildung der Fügefläche (15) einen wenigstens annähernd sphärisch geformten oder einen wenigstens annähernd kegelförmigen Fügebereich (16) aufweist und/oder dass das Messtarget (7) zur Ausbildung der Fügefläche (15) einen wenigstens annähernd sphärisch geformten Fügebereich (16) oder einen wenigstens annähernd kegelförmig geformten Fügebereich (16) aufweist.
  3. Messanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche (15) kreisförmig, vorzugsweise kreisringförmig, ausgebildet ist.
  4. Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messtarget (7) an einer Kontaktfläche (18) unmittelbar an dem optischen Element (2) anliegt.
  5. Messanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (18), an der das Messtarget (7) unmittelbar an dem optischen Element (2) anliegt, kreisförmig, vorzugsweise kreisringförmig, ausgebildet ist.
  6. Messanordnung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (18) an die Fügefläche (15) angrenzt.
  7. Messanordnung (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (18) und die Fügefläche (15) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die Kontaktfläche (18) wenigstens teilweise innerhalb der Fügefläche (15) ausgebildet ist.
  8. 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 (LIST) 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 eine Ebene der Fügefläche (15) und die Funktionsfläche (11) wenigstens annähernd orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
  9. Messverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche (15) derart gestaltet wird, dass die Fügefläche (15) wenigstens annähernd eine sphärische Geometrie aufweist.
  10. 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 7 zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung des optischen Elements (415,416, 418,419,420,108,201).
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