DE102021206514A1

DE102021206514A1 - Messanordnung zur optischen Vermessung eines Testobjekts

Info

Publication number: DE102021206514A1
Application number: DE102021206514.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Baumer; Tobias Edler
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-12-29
Also published as: WO2022268793A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung (40) zur optischen Vermessung einer Eigenschaft eines Testobjekts (12) mit einem Messstrahlengang (28) sowie einem vom Messstrahlengang durchlaufenen Übergangsbereich (30) zwischen zwei Medien (24, 26) mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Im Übergangsbereich (30) ist zumindest eine optische Einrichtung (42, 54, 56) angeordnet, welche dazu konfiguriert ist, eine Lichtbrechung im Übergangsbereich zu minimieren. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Reflektometer (60) zur Messung einer Reflexionseigenschaft eines Testobjekts (12) mit einer Messanordnung (40) zur Bestimmung der Position des Testobjekts (12) im Reflektometer (60).

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur optischen Vermessung einer Eigenschaft eines Testobjekts mit einem Messstrahlengang sowie einem vom Messstrahlengang durchlaufenen Übergangsbereich zwischen zwei Medien unterschiedlicher Brechungsindizes.
Beispielweise umfasst die Messanordnung einen Übergangsbereich zwischen zwei gasförmigen Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes, wie etwa Luft bei atmosphärischem Druck einerseits und Luft mit reduziertem oder erhöhtem Druck andererseits. Beim Übergang eines Messstrahls von einem Medium ins andere erfolgt eine Brechung des Messstrahls. Die Ausbreitungsrichtung ändert sich in Abhängigkeit vom Unterschied der Brechungsindizes. Dieses kann gegenüber Messungen in nur einem Medium zu Messfehlern führen.
Zur Vermeidung dieser Messfehler ist bei einer Messung üblicherweise eine Berücksichtigung der Brechungsindizes und der dadurch induzierten Änderung der Ausbreitungsrichtung notwendig. Da zum Beispiel bei Messanordnungen zur hochpräzisen optischen Positionsmessung eines Testobjekts bereits wetterbedingte Druckschwankungen der Atmosphäre zu signifikanten Messfehlern durch die veränderte Brechung am Übergang zwischen den beiden Medien führen können, ist bei bekannten Messanordnungen eine zeit- und ressourcenaufwendige Erfassung und Berücksichtigung des Luftdrucks und anderer, die Messung beeinflussender Parameter notwendig. Dazu müssen weitere Messungen oder Kalibrierungen durchgeführt werden.
Weiterhin ist die Winkelablenkung durch Brechung nicht linear zum Einfallswinkel des Messstrahls beim Übergang zwischen den Medien. Mit zunehmend flacherem Einfallswinkel nimmt auch die Winkelablenkung durch Brechung zu. Diese Umstände erschweren eine Berücksichtigung der Brechung bei einer Fehlerberechnung und führen zu umständlichen und zeitaufwendigen Korrekturen der Messwerte.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Messanordnung bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere Messfehler durch unterschiedliche Brechungsindizes schnell und unkompliziert reduziert werden.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer Messanordnung zur optischen Vermessung einer Eigenschaft eines Testobjekts, wobei die Messanordnung einen Messstrahlengang sowie einen vom Messstrahlengang durchlaufenen Übergangsbereich zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes umfasst. Weiterhin ist im Übergangsbereich eine optische Einrichtung angeordnet, welche dazu konfiguriert ist, eine Lichtbrechung im Übergangsbereich zu minimieren.
Unter einer Lichtbrechung ist dabei zu verstehen, dass sich die Ausbreitungsrichtung einer eingestrahlten Welle verändert. Die optische Einrichtung ist dazu konfiguriert, Lichtbrechung im Übergangsbereich zu minimieren, insbesondere Lichtbrechung im Wesentlichen zu verhindern, bevorzugt ganz zu verhindern. Durch die Minimierung der Lichtbrechung wird für die Messung eine wesentliche Fehlerquelle eliminiert bzw. zumindest reduziert. Bei dieser Fehlerquelle handelt es sich um Variationen in einem durch Lichtbrechung bewirkten Brechungswinkel, welche durch Druckschwankungen in der Atmosphäre erzeugt werden können.
Das Testobjekt kann beispielsweise ein optisches Element, insbesondere ein optisches Element für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie sein. Die zu messende Eigenschaft ist zum Beispiel eine mechanische, physikalische oder optische Eigenschaft des Testobjekts an sich oder relativ zu einem Bezugssystem. Vorzugsweise ist eines der Medien oder sind beide Medien gasförmig oder flüssig und das Testobjekt befindet sich in einem der Medien.
Gemäß einer Ausführungsform ist zur Minimierung der Lichtbrechung im Übergangsbereich die optische Einrichtung dazu ausgebildet, eine Wellenfront einer auf die optische Einrichtung eingestrahlten ebenen Welle zu verändern. Dabei wird insbesondere die Minimierung der Lichtbrechung im Übergangsbereich durch die derartige Ausbildung der optischen Einrichtung, dass eine Wellenfront einer auf das optische Element eingestrahlten ebenen Welle verändert wird, bewirkt. Mit anderen Worten wird gemäß dieser Ausführungsform eine Messanordnung zur optischen Vermessung einer Eigenschaft eines Testobjekts bereitgestellt, welche einen Messstrahlengang sowie einen vom Messstrahlengang durchlaufenen Übergangsbereich zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes umfasst, wobei im Übergangsbereich eine optische Einrichtung angeordnet ist, welche dazu konfiguriert ist, eine Wellenfront einer auf das optische Element eingestrahlten ebenen Welle zu verändern.
Die genannte ebene Welle ist eine fiktive Welle, d.h. sie muss nicht bei Betrieb der Messanordnung zum Einsatz kommen. Die ebene Welle dient lediglich zur Definition der besagten Eigenschaft des optischen Elements, eine Wellenfrontänderung an der darauf eingestrahlten ebenen Welle zu erzeugen. Das optische Element ist somit dazu konfiguriert, durch Interaktion mit der fiktiven ebenen Welle die ursprünglich ebene Wellenfront abzuändern. Insbesondere erfolgt eine Wellenänderung von größer als 500 nm, insbesondere größer als 1 µm oder größer als 5 µm über eine Fläche der Wellenfront mit einem Durchmesser von höchstens 30 mm.
Mit anderen Worten weicht die Wellenfront der eingestrahlten ebenen Welle nach Interaktion mit dem optischen Element an mindestens einem Punkt eines Flächenbereichs der Wellenfront, insbesondere eines kreisförmigen Flächenbereichs mit einem Durchmesser von höchstens 30 mm, um mehr als 500 nm, mehr als 1 µm oder mehr als 5 µm ab. Gemäß einer alternativen Definition ist die Wellenfrontänderung über die Fläche mit dem Durchmesser von höchstens 30 mm größer als die Wellenlänge λ der Messstrahlung, insbesondere größer als das Zweifache oder das Zehnfache der Wellenlänge λ der Messstrahlung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Minimierung der Lichtbrechung im Übergangsbereich dadurch bewirkt, dass eine effektive Lichtbrechung der Messstrahlung beim Durchtritt durch den Übergangsbereich gegenüber einem durch lediglich eine ebene Glasplatte gebildeten Übergangsbereich verringert oder verhindert wird. Insbesondere wird die effektive Lichtbrechung um mindestens 50% oder um mindestens 90%, insbesondere um 100% verringert. Das heißt, die beim Durchtritt durch den Übergangsbereich auftretende Winkelabweichung beträgt höchstens 50% bzw. 10%, insbesondere 0%, der Winkelabweichung, die insbesondere beim Durchtritt der Messstrahlung durch eine ebene Glasplatte auftritt.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die optische Einrichtung ein optisches Element, welches zumindest eine gekrümmte optische Fläche aufweist. Die genannte Eigenschaft des optischen Elements, eine Wellenfront einer auf das optische Element eingestrahlten ebenen Welle zu verändern, wird in dieser Ausführungsform zumindest teilweise dadurch bewirkt, dass das optische Element zumindest eine gekrümmte optische Fläche aufweist. Unter einer optischen Fläche ist eine Fläche des optischen Elements zu verstehen, an der ein Übergang zwischen Medien unterschiedlicher Brechungsindizes vorliegt, wobei es sich bei den Medien nicht um die zuvor genannten Medien des Übergangsbereichs handeln muss. Eine solche optische Fläche kann eine Oberfläche einer Linse oder eines Spiegels oder auch eine Kontaktfläche von aneinander angrenzenden Linsenelementen unterschiedlichen Materials sein. Unter einer gekrümmten optischen Fläche ist insbesondere eine optische Fläche zu verstehen, die über einen Flächenbereich mit einem Durchmesser von höchstens 30 mm um mehr als 500 nm, insbesondere mehr als 1 µm oder mehr als 5 µm abweicht.
Alternativ oder zusätzlich zur gekrümmten optischen Fläche umfasst das optische Element bei anderen Ausführungsformen nach der Erfindung eine Beugungslinse, eine Fresnel-Linse oder ein CGH (computergeneriertes Hologramm) für eine Veränderung der Wellenfront einer auf das optische Element eingestrahlten ebenen Welle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die gekrümmte optische Fläche eine sphärische Form auf. Insbesondere kann die gekrümmte optische Fläche derart sphärisch geformt und angeordnet sein, dass der Mittelpunkt der zugehörigen Kugel auf der optischen Achse des Messstrahlengangs oder einem Mittelpunkt oder Fokus eines weiteren optischen Elements der Messanordnung liegt.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Messanordnung ist die optische Einrichtung dazu ausgebildet, für im Messstrahlengang verlaufende Strahlen mit sich um mindestens 10° voneinander unterscheidenden Ausbreitungsrichtungen jeweils eine beim Durchgang durch den Übergangsbereich auftretende Strahlablenkung zu verhindern oder auf einen Maximalwert zu begrenzen, welcher gegenüber einer Strahlenablenkung bei einer Konfiguration des Übergangsbereichs mit einer ebenen Glasplatte zwischen den zwei Medien um mindestens die Hälfte kleiner ist. „Um mindestens 10° voneinander unterscheidende Ausbreitungsrichtungen“ bedeutet, dass eine erste Ausbreitungsrichtung eines ersten Strahls und eine Ausbreitungsrichtung eines zweiten Strahls einen Winkel von mindestens 10° zueinander bilden.
Mit anderen Worten ist die optische Einrichtung derart ausgebildet, dass für zumindest zwei Lichtstrahlen im Messstrahlengang, welche vor dem Auftreffen auf den Übergangsbereich sich um mindestens 10° unterscheidende Ausbreitungsrichtungen aufweisen, folgendes gilt: Jeder dieser mindestens zwei Lichtstrahlen erfährt beim Durchtritt durch den Übergangsbereich entweder keine Ablenkung oder er erfährt eine Ablenkung, wobei die Ablenkung auf einen Maximalwert begrenzt ist. Dieser Maximalwert ist gegenüber einer Konfiguration des Übergangsbereichs mit einer ebenen Glasplatte um mindestens die Hälfte verringert.
Unter der Verringerung der Strahlablenkung beim Durchtritt durch den Übergangsbereich ist zu verstehen, dass eine Abweichung der Strahlrichtung beim Austritt aus dem Übergangsbereich von der Strahlrichtung bei Eintritt in den Übergangsbereich kleiner als eine Abweichung ist, welche ohne dem optischen Element bzw. bei Anordnung eines anders ausgebildeten optischen Elements vorliegen würde.
Unter einer ebenen Glasplatte ist eine Glasplatte mit zwei zueinander parallelen ebenen Oberflächen zu verstehen. Unter einer ebenen Oberfläche ist insbesondere eine Oberfläche zu verstehen, die in einem Flächenbereich mit einem Durchmesser von mindestens 30 mm weniger als 5 µm, insbesondere weniger als 1 µm oder weniger als 500 nm von einer idealen ebenen Fläche abweicht. Analog dazu sind unter parallelen Oberflächen solche Oberflächen zu verstehen, die in einem Flächenbereich mit einem Durchmesser von mindestens 30 mm eine Abweichung von weniger als 5 µm, insbesondere weniger als 1 µm oder weniger als 500 nm von ideal parallelen Flächen aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung werden die beiden Medien durch Gas unterschiedlichen Drucks gebildet und umfasst die Messanordnung eine Druckkammer. Insbesondere ist nach einer Ausführungsform das Testobjekt innerhalb der Druckkammer angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können die Medien aus chemisch unterschiedlichen Gasen oder Gasgemischen bestehen.
Eine Anordnung des Testobjekts innerhalb der Druckkammer erfolgt beispielsweise zum Schutz des Testobjekts oder einer Einrichtung mit dem Testobjekt vor unerwünschten atmosphärischen Einflüssen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist eines der Medien Vakuum mit einem Druck von weniger als 10^-3 mbar. Insbesondere kann eines der Medien ein Ultrahochvakuum mit einem Druck von weniger als 10^-8 mbar darstellen. Da reales Vakuum immer noch ein Gas mit entsprechend niedrigem Druck ist, wird in diesem Text Vakuum auch als Medium bezeichnet. In einem Hochvakuum mit einem Druck von weniger als 10^-3 mbar findet üblicherweise keine Wärmeleitung oder Konvektion mehr statt. Weiterhin ist die Streuung von elektromagnetischer Strahlung an Gasteilchen erheblich reduziert und Objekte im Vakuum sind vor schädlichen Einflüssen der Umgebungsluft, wie beispielweise Feuchtigkeit oder Oxidation geschützt.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Messanordnung ist das optische Element als Vakuumfenster ausgebildet. Ein Vakuumfester ist ein druckfestes Fenster im Gehäuse einer Vakuumkammer, welches Licht von innen nach außen oder umgekehrt passieren lässt. Beispielsweise umfasst das Vakuumfenster im sichtbaren Spektralbereich durchlässiges Glas, Infrarotdurchlässiges Material oder Ultraviolett-durchlässiges Material. Das Vakuumfenster ist somit im Übergangsbereich zwischen Vakuum und Umgebungsluft als Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes angeordnet oder stellt den Übergangsbereich dar.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das optische Element eine Vorderseite und eine Rückseite auf, deren Abstand zueinander zumindest abschnittsweise äquidistant ist. Zum Beispiel ist das optische Element als Vakuumfenster mit einer Innenseite und einer Außenseite ausgebildet, deren Abstand zumindest abschnittsweise äquidistant ist. Unter äquidistanten Flächen ist insbesondere zu verstehen, dass der Abstand der Flächen über einen Flächenbereich mit einem Durchmesser von mindestens 30 mm bzw. in einem Abschnitt, welcher mindestens 50% der vom Messstrahlengang durchlaufenen Fläche des optischen Elements umfasst, um weniger als 5 µm, insbesondere weniger als 1 µm oder weniger als 500 nm abweicht.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung ist das optische Element derart konfiguriert, dass die Strahlen des Messstrahlengangs mit unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen jeweils im gleichen Winkel die Vorderseite und die Rückseite des optischen Elements durchlaufen. Vorzugsweise ist das optische Element derart ausgebildet, dass die Vorderseite und die Rückseite von den Strahlen jeweils im rechten Winkel zur Oberfläche durchlaufen werden und das optische Element zwischen den beiden Medien angeordnet ist. Auf diese Weise findet ein Übergang von einem Medium zum anderen Medium für die Strahlen des Messstrahlengangs senkrecht zu den Grenzflächen und somit ohne eine Ablenkung durch Brechung statt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist die Messanordnung eine Lochblende auf, durch deren Öffnung sämtliche Strahlen des Messstrahlengangs verlaufen und sind die Vorderseite und die Rückseite des optischen Elements konzentrisch zur Öffnung der Lochblende geformt. Vorzugsweise sind zumindest Abschnitte der Vorderseite und Rückseite des optischen Elements als zur Öffnung der Lochblende konzentrische Sphären ausgebildet. Alle durch die Lochblende laufenden Strahlen haben somit zuvor die Vorderseite und die Rückseite im rechten Winkel passiert. Dabei tritt keine Brechung durch den Übergang vom einen Medium zu anderen Medium auf.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die optische Einrichtung eine Sammellinse, eine Zerstreuungslinse sowie ein zwischen der Sammellinse und der Zerstreuungslinse angeordnetes Vakuumfenster. Insbesondere ist das Vakuumfenster ein planes Vakuumfenster mit zwei zueinander parallelen, weiter oben näher beschriebenen ebenen Oberflächen. Beispielweise umfasst das Vakuumfenster eine Glasplatte mit zwei zueinander parallelen ebenen Oberflächen, welche senkrecht zum Messstrahlengang angeordnet sind. Die Zerstreuungslinse ist z.B. derart im Messstrahlengang vor dem Vakuumfenster angeordnet, dass alle Strahlen anschließend senkrecht auf das plane Vakuumfenster auftreffen und dieses parallel durchlaufen. Die Messstrahlen weisen also nach Durchlaufen der Zerstreuungslinse ebene Wellenfronten senkrecht zu einer optischen Achse des Messstrahlengangs auf und werden bei den Übergängen von dem einen Medium ins Vakuumfenster und von dem Vakuumfenster ins andere Medium nicht gebrochen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weisen die Sammellinse und die Zerstreuungslinse zueinander inverse Brechkraft auf. Die Brechkraft von Sammellinse und Zerstreuungslinse ist also betragsmäßig gleich. Die Transformation der Messstrahlen durch die Zerstreuungslinse wird durch die Sammellinse wieder rückgängig gemacht und umgekehrt. Nach Durchlaufen der Zerstreuungslinse und der Sammellinse weisen die Strahlen die gleichen unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen wie vor dem Durchlaufen auf. Es erfolgt mit der Sammellinse und der Zerstreuungslinse z.B. zunächst eine Transformation der Messstrahlen zu einem parallel und senkrecht zu den Grenzflächen der Medien verlaufenden Messstrahlengangs und nach Durchlaufen des Übergangsbereichs eine Rücktransformation zu den vorherigen Ausbreitungsrichtungen.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Sammellinse derart angeordnet, dass parallel durch das Vakuumfenster tretendes Licht auf die Öffnung der Lochblende fokussiert wird. In umgekehrter Strahlrichtung dient die Sammellinse dazu, Strahlung, die durch die Öffnung der Lochblende auf die Sammellinse trifft, ins Unendliche zu fokussieren, d.h. die betreffenden Wellen in eine ebene Welle umzuwandeln. Zusammen mit der Zerstreuungslinse durchläuft jeder Messstrahl die Lochblende mit derselben Ausbreitungsrichtung wie vor der Transformation und Rücktransformation durch die Linsen. Umgekehrt hat jeder Messstrahl nach Durchlaufen der beiden Linsen die gleiche Ausbreitungsrichtung wie zuvor beim Durchtreten der Lochblende.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die vermessene Eigenschaft eine Position des Testobjekts im Raum. Beispielsweise ist die Messanordnung zum Bestimmen einer Position des Testobjekts bezüglich eines oder mehrerer Translationsfreiheitsgrade oder Rotationsfreiheitsgrade konfiguriert. Vorzugsweise ist die Messanordnung zum Bestimmen der Position bezüglich aller sechs Freiheitsgrade des Testobjekts als starrer Körper ausgebildet. Alternativ ist die Messvorrichtung zum Messen der Position einer optischen Oberfläche bezüglich einer, mehrerer oder aller Freiheitsgrade konfiguriert.
Weiterhin ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Messanordnung dazu konfiguriert, mehrere Punkte am Testobjekt gleichzeitig zu erfassen und daraus die Position des Testobjekts im Raum zu ermitteln. Die Erfassung der Punkte erfolgt etwa durch Abbildung von an den verschiedenen Punkten angeordneten Messmarken oder von Abschnitten ausgedehnter Messmarken auf einen Flächensensor mittels einer Lochblende nach dem Prinzip einer Lochkamera. Aus den erfassten Positionen der Punkte auf dem Flächensensor, der Position der Lochblende zum Flächensensor und der Abstände der Messmarken zueinander bzw. deren räumliche Ausdehnung lässt sich die Position des Testobjekts im dreidimensionalen Raum ermitteln. Alternativ kann die Erfassung der Punkte am Testobjekt auch durch gleichzeitige Erfassung von an den verschiedenen Punkten angeordneten Messmarken oder von Abschnitten ausgedehnter Messmarken mittels mehrerer Detektoren wie zum Beispiel Kameras erfolgen. Die Messmarken können durch LEDs, insbesondere blaue LEDs, gebildet werden. Als Flächensensor kann beispielsweise ein zweidimensionales CCD-Array, ein CMOS-Array oder ein APS-Array (aktiver Pixelsensor-Array) eingesetzt werden.
Die vorgenannte Aufgabe kann weiterhin beispielsweise gelöst werden mit einem Reflektometer zur Messung einer Reflexionseigenschaft eines Testobjekts, wobei das Reflektometer eine der beschriebenen Messanordnungen zur Bestimmung der Position des Testobjekts im Reflektometer umfasst. Das Reflektometer ist zum Beispiel zur Messung von Reflexionseigenschaften eines Testobjekts für elektromagnetische Strahlung bei verschiedenen Wellenlängen in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich ausgebildet und umfasst hierfür eine Strahlenquelle zur Bereitstellung entsprechender elektromagnetischer Strahlung, einen Monochromator zum Einstellen der Wellenlänge eines auf das Testobjekt gerichteten Messstrahls und einen Detektor zum Erfassen von an dem Testobjekt reflektierter Strahlung. Das Testobjekt kann beispielsweise ein Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für den extremen ultravioletten Spektralbereich (EUV), sein. Unter EUV-Strahlung ist im Rahmen dieser Anmeldung elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner als 100 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,7 nm zu verstehen.
Weiterhin ist nach einer Ausführungsform das Reflektometer sowie das Testobjekt, z.B. ein EUV-Spiegel, in einer Vakuumkammer angeordnet, während sich eine Lochblende und ein Flächendetektor der Messanordnung zum Vermessen der Positionierung des Testobjekts außerhalb der Vakuumkammer befinden. Auf dem Testobjekt können beispielsweise Messmarken in Gestalt blauer LEDs angeordnet sein.
Die vorstehend aufgeführten und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.
Figurenliste
Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:

1 ein Vergleichsbeispiel einer Messanordnung für eine photometrische Positionsbestimmung eines Testobjekts mit einem Messstrahlengang und einem vom Messstrahlengang durchlaufenen Übergangsbereich zwischen zwei Medien in einer schematischen Veranschaulichung,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messanordnung für eine photometrische Positionsbestimmung eines Testobjekts mit einem zwischen zwei Medien unterschiedlicher Brechungsindizes angeordneten optischen Element mit sphärischen Oberflächen in einer schematischen Veranschaulichung,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messanordnung für eine photometrische Positionsbestimmung eines Testobjekts mit einer Sammellinse und einer Zerstreuungslinse in einer schematischen Veranschaulichung, sowie
4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reflektometers zur Messung einer Reflexionseigenschaft eines Testobjekts mit einer Messanordnung für eine photometrische Positionsbestimmung des Testobjekts in einer schematischen Veranschaulichung.

Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
Zur Erleichterung der Beschreibung kann in den Zeichnungen ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben sein, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In den 1 bis 3 verläuft die x-Richtung nach rechts, die y-Richtung nach oben und z-Richtung senkrecht zur Zeichenebene aus dieser heraus.
1 zeigt schematisch ein Vergleichsbeispiel einer Messanordnung 10 für eine photometrische Positionsbestimmung eines Testobjekts 12. Die Messanordnung 10 arbeitet nach dem Prinzip einer Lochkamera und enthält hierfür eine Lochblende 14 und einen Flächendetektor 16. Der Flächendetektor 16 ist beispielsweise als zweidimensionales CCD-Array oder CMOS-Array ausgebildet. An dem Testobjekt 12 sind Messmarken 18 wie z.B. LEDs oder Reflektoren angeordnet. Die Messmarken 18 werden durch die Lochblende 14 auf den Flächendetektor 16 abgebildet.
Mittels der Position einer abgebildeten Messmarke 18 auf dem Flächendetektor 16 und der Position der Öffnung der Lochblende 14 wird eindeutig eine Gerade festgelegt, auf der sich die Messmarke 18 im Raum befindet. Diese Gerade entspricht einem Messstrahl 20, welcher von der Messmarke 18 ausgeht und durch die Lochblende 14 tritt. Die genaue Position einer Lichtmarke 18 im Raum lässt sich durch die Auswertung mehrere abgebildeter Messmarken 18 mit bekanntem Abstand auf dem Testobjekt 12 oder räumlich ausgedehnter Messmarken bestimmen. Alternativ ist auch eine Verwendung von mehreren Lochblenden und Flächendetektoren, also mehreren Lochkameras, für eine Triangulation der Messmarken 18 möglich.
Probleme ergeben sich bei einer solchen Messanordnung 10 dann, wenn das Testobjekt 12 und die Lochblende 14 mit dem Flächendetektor 16 in verschiedenen Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes angeordnet sind. In dem Beispiel nach 1 ist das Testobjekt 12 innerhalb einer Vakuumkammer 22 angeordnet, welche in 1 nur teilweise dargestellt wird, und befindet sich in einem Hochvakuum mit einem Druck von weniger als 10^-3 mbar als erstes Medium 24. Die Lochblende 14 und der Flächendetektor 16 sind außerhalb der Vakuumkammer 22 positioniert und von atmosphärischer Luft als zweitem Medium 26 umgeben. Damit Messstrahlen 28 von den Messmarken 18 im Vakuum aus der Vakuumkammer 22 austreten können, umfasst die Messanordnung 10 in einem Übergangsbereich 30 zwischen den beiden Medien (24, 26) ein Vakuumfenster 32. Das Vakuumfenster 32 ist als ebene Glasplatte ausgebildet.
Da die Medien 24 und 26 unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, tritt am Vakuumfenster 32, d.h. im Übergangsbereich, Lichtbrechung auf. Mit anderen Worten werden Messstrahlen 28 mit einem Einfallswinkel kleiner als 90° am Vakuumfenster 32 beim Übergang vom Vakuum zur Luft gebrochen. Die Messstrahlen 28 ändern ihre Ausbreitungsrichtung und treffen an einem anderen Ort auf dem Flächendetektor 16 auf. Dieser Umstand führt zu veränderten Positionswerten für die Messmarken 18. Eine Kalibrierung der Messanordnung 10 mit Messmarken an bekannten Raumpositionen muss daher sehr umständlich bei Hochvakuum in der Vakuumkammer 22 durchgeführt werden. Weiterhin hängt der Brechungsindex von Luft u.a. vom Luftdruck und von der Luftfeuchtigkeit ab. Bei hochgenauen Positionsmessungen führen z.B. wetterbedingte Druck- oder Feuchtigkeitsschwankungen zu Messfehlern, welche sich nur durch eine genaue Überwachung und Berücksichtigung dieser Werte reduzieren lassen. Ferner ist die Winkelablenkung durch Brechung nichtlinear abhängig vom Einfallswinkel der Messstrahlen 28. Dieses erschwert eine rechnerische Elimination von durch Brechung verursachten Messfehlern.
In 2 wird ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Messanordnung 40 für eine photometrische Positionsbestimmung eines Testobjekts 12 schematisch dargestellt. Das Testobjekt 12 ist beispielsweise ein Spiegel für die EUV-Mikrolithographie mit Wellenlängen kleiner als 100 nm, insbesondere mit einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,7 nm. Zur Vermeidung von Absorptionsverlusten erfolgt eine Verwendung von EUV-Strahlung in der Regel in einem Vakuum. Auch bei der Messanordnung 40 ist das Testobjekt 12 in einer Vakuumkammer 22 angeordnet, in der ein Hochvakuum mit einem Druck von weniger als 10^-3 mbar als erstes Medium 24 vorliegt.
Die Messanordnung 40 umfasst eine Lochblende 14 und einen Flächendetektor 16 und arbeitet nach dem Prinzip einer Lochkamera. Die Lochblende 14 und der Flächendetektor 16 sind außerhalb der Vakuumkammer 22 angeordnet und befinden sich somit in der Umgebungsluft als zweitem Medium 26. Als Flächendetektor 16 wird beispielsweise ein CCD-Array oder ein CMOS- bzw. APS-Array eingesetzt. Am Testobjekt 12 sind Messmarken 18 angeordnet, welche Messstrahlen 28 ausstrahlen. Als Messmarken 18 werden in diesem Ausführungsbeispiel blaue LEDs verwendet. Es können aber auch andersartige Lichtquellen oder Reflektoren eingesetzt werden. Eine in 2 nicht dargestellte Auswertungseinrichtung ermittelt aus den Positionen der abgebildeten Messmarken, der Position der Öffnung der Lochblende 14 und bekannter Abstände zwischen den Messmarken 18 auf dem Testobjekt 12 die Positionen der Messmarken 18 im Raum und somit die Position des Testobjekts 12 bezüglich einiger oder aller Freiheitsgrade eines starren Körpers. Alternativ oder zusätzlich können auch räumlich ausgedehnte Messmarken oder mehrere Lochblenden mit Flächendetektoren (Lochkameras) zur Positionsbestimmung verwendet werden.
Um den Messstrahlen 28 einen Austritt aus der Vakuumkammer 22 zu ermöglichen, umfasst die Messanordnung 40 weiterhin eine optische Einrichtung bzw. ein optisches Element in Gestalt eines Vakuumfensters 42 in einem Übergangsbereich 30 zwischen dem Vakuum als erstem Medium 24 und Luft als zweitem Medium 26. Im Gegensatz zum ebenen Vakuumfenster 32 nach 1 weist das Vakuumfenster 42 gekrümmte Oberflächen auf. Eine Vorderseite 44 und eine Rückseite 46 des Vakuumfensters 42 sind jeweils in einem Abschnitt sphärisch geformt. Die sphärische Vorderseite 44 und Rückseite 46 sind jeweils derart geformt und angeordnet, dass die Mittelpunkte der beiden sphärischen Abschnitte mit dem Mittelpunkt der Öffnung der Lochblende 14 zusammenfallen. Die sphärische Vorderseite 44 und die sphärische Rückseite 46 des Vakuumfensters 42 sind somit konzentrisch zum Mittelpunkt der Lochblende 14 angeordnet und der Abstand zwischen den Sphären ist an allen Orten äquidistant. Dieser Umstand wird durch die gestrichelten Kreise 48 veranschaulicht.
Das Vakuumfenster 42 mit sphärischen Oberflächen stellt ein sphärisch-konkavkonvexes optisches Element im Übergangsbereich 30 zwischen den beiden Medien 26, 28 dar. Alle Messstrahlen 28, welche vom Testobjekt 12 kommend die Lochblende 14 passieren, durchlaufen das Vakuumfenster 42 in einem rechten Winkel 50 zur sphärischen Vorderseite 44 und zur sphärischen Rückseite 46, welche lokal parallel zueinander sind. Die Messstrahlen 28 werden daher bei einem Übergang vom ersten Medium 24 zum zweiten Medium 26 nicht gebrochen. Damit tritt keine Lichtbrechung im Übergangsbereich 30 auf bzw. eine auftretende Lichtbrechung wird zumindest minimiert, insbesondere verhindert. Gemäß einer Ausführungsform wird die Wellenfront einer von der Öffnung der Lochblende 14 ausgehenden sphärischen Welle im Gegensatz zur Wellenfront einer ebenen Welle nicht durch das sphärische Vakuumfenster 42 verändert.
Da das sphärische Vakuumfenster 42 und somit der Übergang zwischen den beiden Medien 24, 26 nicht zu einer Richtungsänderung der Messstrahlen 28 der Messanordnung 40 führt, sind die gemessenen Positionen der auf dem Flächendetektor 16 abgebildeten Messmarken 18 unabhängig vom Unterschied der Brechungsindizes der Medien 24, 26. Der Druckunterschied zwischen Luftseite und Vakuumseite und somit auch Druck- und Feuchtigkeitsschwankungen der Umgebungsluft haben keinen Einfluss auf das Messergebnis. Weiterhin kann eine Kalibrierung der Messanordnung 40 vor einer Evakuierung der Vakuumkammer 22 durchgeführt werden. Die Kalibrierung ist später auch bei hergestelltem Vakuum gültig.
3 zeigt schematisch ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Messanordnung 40 für eine photometrische Positionsbestimmung eines Testobjekts 12. Die Messanordnung 40 entspricht weitgehend der Messanordnung gemäß 2, umfasst aber statt einem sphärischen Vakuumfenster im Übergangsbereich 30 zwischen den Medien 24, 26 eine optische Einrichtung 52 mit einer Sammellinse 54, einem ebenen Vakuumfenster 32 und einer Zerstreuungslinse 56. Die Sammellinse 54 ist derart konfiguriert und angeordnet, dass ihr Fokus mit dem Mittelpunkt der Lochblende 14 zusammenfällt. Von der Öffnung der Lochblende 14 divergent ausgehende Strahlen werden von der Sammellinse 54 zu parallelen Strahlen mit einer ebenen Wellenfront transformiert. Die Öffnung der Lochblende 14 wird von der Sammellinse 54 im Unendlichen abgebildet. Weiterhin ist die Zerstreuungslinse 56 so konfiguriert, dass sie eine zur Sammellinse 54 inverse Brechkraft aufweist. Die Anordnung der Zerstreuungslinse 56 im Vakuum erfolgt derart, dass der parallele Strahlengang wieder zu einem divergenten Strahlengang rücktransformiert wird.
Die Sammellinse 54 weist eine Vorderseite 54v und eine Rückseite 54r auf, welche jeweils als gekrümmte optische Flächen, insbesondere in Form von sphärischen Flächen, ausgebildet sind. Die Zerstreuungslinse 56 weist eine Vorderseite 56v und eine Rückseite 56r auf, welche jeweils als gekrümmte optische Flächen, insbesondere in Form von sphärischen Flächen, ausgebildet sind.
Die optische Einrichtung 52 mit der beschriebenen inversen Fourier-Optik bewirkt, dass von den Messmarken 18 kommende Messstrahlen 28 zunächst zu einem Strahlenbündel mit parallelem Strahlengang 58 transformiert werden. Dieses Strahlenbündel trifft im rechten Winkel 50 auf das ebene Vakuumfenster 32 auf und passiert dieses ohne Brechung. Somit findet ein Übergang vom ersten Medium 24 zum zweiten Medium 26 ohne eine Richtungsänderung der parallelen Messstrahlen 58 statt. Anschließend erfolgt mittels der Sammellinse 54 eine Rücktransformation der Messstrahlen zu den ursprünglichen Ausbreitungsrichtungen. Anstelle von Luft und Vakuum können die Messanordnungen 40 nach 2 oder 3 auch bei Übergängen zwischen anderen Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes, wie zum Beispiel Luft und Wasser, eingesetzt werden.
In 4 wird schematisch ein Reflektometer 60 zur Messung einer Reflexionseigenschaft eines Testobjekts 12 dargestellt. Das Reflektometer 60 ist zum Erfassen eines Reflexionsgrads bei einer Vielzahl von Wellenlängen im EUV-Spektralbereich konfiguriert, beispielsweise im Wellenlängenbereich von ungefähr 6 nm bis ungefähr 18 nm. Weiterhin ist das Reflektometer 60 zur Auswahl eines Messorts an dem Testobjekt 12 und zum Einstellen eines vorgegebenen Einfallwinkels der EUV-Strahlung ausgebildet. Das Testobjekt 12 ist z.B. ein Spiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage der EUV-Mikrolithographie.
Das Reflektometer 60 enthält eine Strahlenquelle 62 für elektromagnetische Strahlung im EUV-Spektralbereich, einen Monochromator 64 zum Einstellen beziehungsweise zur Auswahl der Wellenlänge eines auf das Testobjekt 12 gerichteten EUV-Messstrahls 66, einen Detektor 68 zum Erfassen einer Intensität eines von dem Testobjekt 12 reflektierten Strahls 70 und einen Referenzdetektor 72 zum Erfassen einer Intensität des auf das Testobjekt 12 gerichteten EUV-Messstrahls 66.
Weiterhin umfasst das Reflektometer 60 eine Objekthalterung 74 zum Einstellen des Einfallswinkels und Einfallsorts des EUV-Messstrahls 66 beim Testobjekt 12 und eine Messanordnung 40 zur genauen Positionsbestimmung des Testobjekts 12. Die Messanordnung 40 entspricht der Messanordnung gemäß 2. Bis auf eine Lochblende 14 und einen Flächendetektor 16 der Messanordnung 40 ist das Reflektometer 60 in einer Vakuumkammer 22 angeordnet. Der gesamte EUV-Strahlengang von der Strahlenquelle 62 bis zum Detektor 68 verläuft somit innerhalb eines Vakuums von beispielsweise ungefähr 2×10^-6 mbar.
Die Strahlenquelle 62 umfasst einen gepulsten Laser 76, z.B. einen Nd:YAG-Laser, dessen Laserstrahl 78 auf ein Gold-Target 80 oder ein anderes geeignetes Material fokussiert wird. Der Laserstrahl 78 erzeugt an der Oberfläche des Gold-Targets 80 ein Plasma, welches im EUV-Bereich ein quasikontinuierliches Spektrum elektromagnetischer Strahlung emittiert. Das Plasma stellt somit einen Quell- oder Emissionsfleck für EUV-Strahlung dar. Eine solche Plasmastrahlenquelle wird auch als Laser-Puls-Plasma (LPP-) Quelle bezeichnet.
Ein Teil der von dem Quellfleck emittierten EUV-Strahlung durchtritt als EUV-Messstrahl 66 eine Eingangsblende 82 als Eintrittsöffnung des Monochromators 64. Der Monochromator 64 umfasst weiterhin ein konkaves, kreiszylindrisches Reflexionsgitter 84, einen im Strahlengang vor dem Reflexionsgitter 84 angeordneten vorderen EUV-Spiegel 86, einen im Strahlengang nach dem Reflexionsgitter 84 angeordneten Austrittsspalt 88 und einen im Strahlengang hinter dem Austrittsspalt 88 angeordneten hinteren EUV-Spiegel 42.
Das Reflexionsgitter 84 weist einen Gitterträger mit konkaver kreiszylindrischer Oberfläche auf. Die Oberfläche verläuft somit in einer Richtung eben und in einer dazu im Wesentlichen orthogonalen Richtung in Form eines Kreisbogens. An dem Gitterträger sind Gitterlinien mit einer konstanten Liniendichte vorgesehen, z.B. 1600 Linien pro mm. Bei einer Beugung eines Lichtstrahls erfolgt somit eine Fokussierung entlang einer Brennlinie, welche parallel zur ebenen Richtung beziehungsweise zur z-Achse ist.
Sowohl der vordere EUV-Spiegel 86 als auch der hintere EUV-Spiegel 90 sind als konkave planelliptische Spiegel mit einer zur Reflexion von EUV-Strahlung geeigneten Beschichtung ausgebildet. Als planelliptische Spiegel werden Spiegel mit einer reflektierenden Fläche bezeichnet, welche in einer Richtung eben und in einer dazu im Wesentlichen senkrechten Richtung in Form eines Ellipsoids verläuft. Beide EUV-Spiegel 86, 90 fokussieren den EUV-Messstrahl 66 jeweils in einer Brennlinie, welche parallel zur ebenen Richtung der reflektierenden Oberfläche ist. Der EUV-Messstrahl 66 wird somit von den EUV-Spiegeln 86, 90 nur in Ebenen senkrecht zur jeweiligen Brennlinie fokussiert. Die ebene Richtung des vorderen EUV-Spiegels 86 ist parallel zu x-y-Ebene, während die ebene Richtung des Reflexionsgitters 84 und des hinteren EUV-Spiegels 90 parallel zur z-Achse ausgerichtet sind.
Nach Durchlaufen der Eingangsblende 82 trifft der EUV-Messstrahl 66 auf den vorderen EUV-Spiegel 86. Dieser EUV-Spiegel 86 richtet den EUV-Messstrahl 66 auf das Reflexionsgitter 84 und ist derart konfiguriert, dass der Emissionsfleck der Strahlenquelle 62 bezüglich einer ersten Ebene des EUV-Messstrahls 66 parallel zur x-z-Ebene auf das Testobjekt 12 abgebildet wird. Dabei erfolgt vorzugsweise eine Vergrößerung des Emissionsflecks. Für eine möglichst große Eingangsapertur und somit hohe Intensität des EUV-Messstrahls 66 weist der vordere EUV-Spiegel 86 eine Länge von über 300 mm, z.B. von ca. 600 mm auf. Die Eingangsblende 82 ist entsprechend zur Größe des vorderen EUV-Spiegels 86 ausgebildet und verhindert neben Streustrahlung auch eine Verunreinigung von Komponenten des Reflektometers 60 durch die Plasmastrahlenquelle 62.
Das Reflexionsgitter 84 und der hintere EUV-Spiegel 90 sind derart konfiguriert und angeordnet, dass der Emissionsfleck der Strahlenquelle 62 bezüglich einer zweiten Ebene des EUV-Messstrahls 66 parallel zur x-y-Ebene auf dem Testobjekt 12 abgebildet wird. Vorzugsweise sind das Reflexionsgitter 84 und der hintere EUV-Spiegel 90 derart konfiguriert, dass der Emissionsfleck bezüglich der zweiten Ebene mit gleicher Vergrößerung wie in der ersten Ebene auf das Testobjekt 12 abgebildet wird. Insgesamt findet auf diese Weise eine maßstabsgetreue Vergrößerung des Emissionsflecks statt.
Das Reflexionsgitter 84 beugt den EUV-Messstrahl 66 wellenlängenabhängig derart, dass im Strahlengang vor dem hinteren EUV-Spiegel 90 ein Zwischenfokus bezüglich der zweiten Ebene liegt. An diesem Zwischenfokus ist der Austrittspalt 88 angeordnet. Der Austrittsspalt 88 lässt nur einen sehr kleinen Wellenlängenbereich des EUV-Messstrahls 66 passieren. Die Spaltbreite des Austrittsspalts 88 ist einstellbar und legt die Messfleckgröße auf dem Testobjekt 12 und die spektrale Auflösung fest. Bei kleiner Spaltbreite wird ein kleiner Messfleck und eine hohe spektrale Auflösung erzeugt. Durch eine größere Spaltbreite wird zu Lasten der spektralen Auflösung ein größerer Messfleck und somit eine größere Intensität des EUV-Messstrahls 66 an dem Testobjekt 12 erzielt.
Die von dem Testobjekt 12 reflektierte Strahlung 70 wird vom Detektor 68 erfasst. Der Detektor 68 ist beispielsweise als Silizium- oder Germanium-Photodiode ausgebildet. Ein Anteil des EUV-Messstrahls 66 wird durch einen im Strahlengang vor dem Testobjekt 12 vorgesehenen Strahlenteiler 92 auf den Referenzdetektor 72 gerichtet. Der Referenzdetektor 72 ist vorzugsweise von gleicher Bauart wie der Detektor 68. Mit den erfassten Intensitäten des einfallenden EUV-Messstrahls 66 und des reflektierten Strahls 70 wird der Reflexionsgrad des Testobjekts 12 bezüglich eines eingestellten Einfallswinkels und Einfallsorts auf der dem Testobjekt 12 in Abhängigkeit von der durch den Monochromator 64 festgelegten Wellenlänge des EUV-Messstrahls 66 bestimmt.
Die Objekthalterung 74 ermöglicht zur Einstellung des Einfallorts und des Einfallwinkels des EUV-Messstrahls 66 eine Translation und Drehung des Testobjekts 12 bezüglich aller drei Raumrichtungen. Die Position des Testobjekts 12 bezüglich des Reflektometers 60 wird mit Hilfe der Messanordnung 40 für alle sechs Freiheitsgrade, also Translation entlang oder Rotation um die drei Raumachsen bestimmt. Hierfür sind am Testobjekt 12 mehrere Messmarken 18 angeordnet. Die Messmarken senden Messstrahlen 28 aus, welche zuerst durch ein sphärisches Vakuumfenster 42 aus der Vakuumkammer 22 austreten und dann die Öffnung der Lochblende 14 passieren. Mittels der Position der Abbildungen der Messmarken 18 auf dem Flächendetektor 16, der Position der Lochblende 14 und der bekannten Abstände zwischen den Messmarken 18 auf dem Testobjekt 12 lässt sich dessen Position bestimmten. Mit der Anordnung der sphärischen Oberflächen des Vakuumfensters 42 konzentrisch zum Mittelpunkt der Lochblende 14 werden eine Brechung der Messstrahlen 28 und somit Messfehler vermieden.
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.
Bezugszeichenliste

10: Messanordnung (Vergleichsbeispiel)
12: Testobjekt
14: Lochblende
16: Flächendetektor
18: Messmarke
20: Messstrahl
22: Vakuumkammer
24: erstes Medium
26: zweites Medium
28: Messstrahl im ersten Medium
30: Übergangsbereich
32: ebenes Vakuumfenster
40: Messanordnung
42: sphärisches Vakuumfenster
44: Vorderseite Vakuumfenster
46: Rückseite Vakuumfenster
48: gestrichelter Kreis
50: rechter Winkel
52: optische Einrichtung
54: Sammellinse
54v: Vorderseite
54r: Rückseite
56: Zerstreuungslinse
56v: Vorderseite
56r: Rückseite
58: paralleler Strahlengang
60: Reflektometer
62: Strahlenquelle
64: Monochromator
66: EUV-Messstrahl
68: Detektor
70: reflektierter Strahl
72: Referenzdetektor
74: Objekthalterung
76: Laser
78: Laserstrahl
80: Goldtarget
82: Eingangsblende
84: Reflexionsgitter
86: vorderer EUV-Spiegel
88: Austrittsspalt
90: hinterer EUV-Spiegel
92: Strahlenteiler

Claims

Messanordnung (40) zur optischen Vermessung einer Eigenschaft eines Testobjekts (12) mit einem Messstrahlengang (28) sowie einem vom Messstrahlengang durchlaufenen Übergangsbereich (30) zwischen zwei Medien (24, 26) mit unterschiedlichen Brechungsindizes, wobei im Übergangsbereich (30) eine optische Einrichtung (42; 54, 56) angeordnet ist, welche dazu konfiguriert ist, eine Lichtbrechung im Übergangsbereich zu minimieren.
Messanordnung nach Anspruch 1, bei der die optische Einrichtung ein optisches Element (42, 54, 56) umfasst, welches zumindest eine gekrümmte optische Fläche (44, 46, 54v, 54r, 56v, 56r) aufweist.
Messanordnung nach Anspruch 2, bei der die gekrümmte optische Fläche eine sphärische Form aufweist.
Messanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die optische Einrichtung (52) dazu ausgebildet ist, für im Messstrahlengang verlaufende Strahlen (28) mit sich um mindestens 10° voneinander unterscheidenden Ausbreitungsrichtungen jeweils eine beim Durchgang durch den Übergangsbereich (30) auftretende Strahlablenkung zu verhindern oder auf einen Maximalwert zu begrenzen, welcher gegenüber einer Strahlenablenkung bei einer Konfiguration des Übergangsbereichs (30) mit einer ebenen Glasplatte (32) zwischen den zwei Medien (24, 26) um mindestens die Hälfte kleiner ist.
Messanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die beiden Medien (24, 26) durch Gas unterschiedlichen Drucks gebildet werden und die Messanordnung (40) eine Druckkammer (22) umfasst.
Messanordnung nach Anspruch 5, wobei eines der Medien (24) Vakuum mit einem Druck von weniger als 10^-3 mbar ist.
Messanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der das optische Element als Vakuumfenster (42) ausgebildet ist.
Messanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der das optische Element (42) eine Vorderseite (44) und eine Rückseite (46) aufweist, deren Abstand zueinander zumindest abschnittsweise äquidistant ist.
Messanordnung nach Anspruch 8, bei der das optische Element (42) derart konfiguriert ist, dass die Strahlen (28) des Messstrahlengangs mit unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen jeweils im gleichen Winkel die Vorderseite (44) und die Rückseite (46) des optischen Elements (42) durchlaufen.
Messanordnung nach Anspruch 8 oder 9, welche eine Lochblende (14) aufweist, durch deren Öffnung sämtliche Strahlen (28) des Messstrahlengangs verlaufen und bei der die Vorderseite (44) und die Rückseite (46) des optischen Elements (42) konzentrisch zur Öffnung der Lochblende (14) geformt sind.
Messanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die optische Einrichtung eine Sammellinse (54), eine Zerstreuungslinse (56) sowie ein zwischen der Sammellinse (54) und der Zerstreuungslinse (56) angeordnetes Vakuumfenster (32) umfasst.
Messanordnung nach Anspruch 11, bei der die Sammellinse (54) und die Zerstreuungslinse (56) zueinander inverse Brechkraft aufweisen.
Messanordnung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Sammellinse (54) derart angeordnet ist, dass parallel durch das Vakuumfenster (32) tretendes Licht auf die Öffnung der Lochblende (14) fokussiert wird.
Messanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die vermessene Eigenschaft eine Position des Testobjekts (12) im Raum umfasst.
Messanordnung nach Anspruch 14, welche dazu konfiguriert ist, mehrere Punkte (18) am Testobjekt (12) gleichzeitig zu erfassen und daraus die Position des Testobjekts (12) im Raum zu ermitteln.
Reflektometer (60) zur Messung einer Reflexionseigenschaft eines Testobjekts (12) mit der Messanordnung (40) nach einem der vorausgehenden Ansprüche zur Bestimmung der Position des Testobjekts (12) im Reflektometer (60).